Para peneliti di National Graphene Institute di University of Manchester telah mencapai tonggak penting di bidang elektronik kuantum dengan studi terbaru mereka tentang injeksi spin ke graphene. Makalah ini, yang diterbitkan baru-baru ini di, menguraikan kemajuan inovatif dalam Spintronics dan Quantum Transport.
Pendekatan inovatif untuk spintonics
Spin Transport Electronics, atau Spintronics, merupakan alternatif revolusioner untuk elektronik tradisional dengan memanfaatkan putaran elektron daripada muatannya untuk mentransfer dan menyimpan informasi. Metode ini menjanjikan solusi hemat energi dan berkecepatan tinggi yang melebihi batasan perhitungan klasik, untuk komputasi klasik dan kuantum generasi berikutnya.
Tim Manchester, yang dipimpin oleh Dr Ivan Vera-Marun, telah sepenuhnya merangkum graphene monolayer dalam boron nitrida heksagonal, bahan 2D isolasi dan datar secara atom, untuk melindungi kualitasnya yang tinggi. Dengan merekayasa tumpukan bahan 2D untuk mengekspos hanya tepi graphene, dan meletakkan elektroda nanowire magnetik di atas tumpukan, mereka berhasil membentuk kontak satu dimensi (1D).
Perilaku kuantum dan transportasi balistik
Studi ini mengeksplorasi proses injeksi melalui kontak 1D ini pada suhu rendah (20 K), mengungkapkan bahwa transportasi elektron melintasi antarmuka bersifat kuantum. Kontak bertindak sebagai titik kontak kuantum (qPC), yang biasa digunakan dalam nanoteknologi dan metrologi kuantum.
Penulis pertama makalah ini, Dr Daniel Burrow, mengatakan “Perilaku kuantum ini dibuktikan dengan pengukuran konduktansi yang diukur melalui kontak, menunjukkan bahwa spektrum energi elektron berubah menjadi subband energi diskrit setelah injeksi. Dengan menyesuaikan kepadatan elektron dalam graphene Dan menerapkan medan magnet, kami memvisualisasikan subband ini dan mengeksplorasi koneksi mereka dengan spin transport. ”
QPC ini, dibentuk dengan menggunakan kawat nano magnetik, menghindari kebutuhan untuk merekayasa penyempitan fisik dalam saluran graphene, yang membuat implementasinya lebih praktis daripada pendekatan sebelumnya.
Implikasi untuk nanoteknologi kuantum
Arsitektur perangkat canggih yang dikembangkan oleh tim Manchester menawarkan metode langsung untuk membuat qPC yang dapat diatur dalam graphene, mengatasi tantangan fabrikasi yang terkait dengan metode lain. Sifat magnetik dari kontak skala nano memungkinkan injeksi putaran yang diukur, membuka jalan bagi perangkat hemat energi dalam nanoteknologi kuantum berbasis spin.
Selain itu, demonstrasi injeksi putaran balistik menghadirkan langkah yang menggembirakan menuju pengembangan spintonik balistik berdaya rendah. Upaya penelitian di masa depan akan fokus pada peningkatan transportasi putaran dalam graphene dengan memanfaatkan sifat kuantum injeksi melalui QPC.
Penelitian ini adalah bagian dari proyek Horizon Europe “2D Heterostructure Non-Volatile Spin Memory Technology” (2dspin-Tech), didukung oleh hibah UKRI.
National Graphene Institute (NGI) adalah graphene terkemuka dunia dan pusat material 2D, difokuskan pada penelitian mendasar. Berbasis di University of Manchester, di mana Graphene pertama kali diisolasi pada tahun 2004 oleh profesor Sir Andre Geim dan Sir Kostya Novoselov, itu adalah rumah bagi para pemimpin di bidangnya – sebuah komunitas spesialis penelitian yang memberikan penemuan transformatif. Keahlian ini dicocokkan dengan fasilitas terdepan £ 13 juta, seperti ruang bersih kelas 5 dan 6 terbesar di akademisi global, yang memberikan NGI kemampuan untuk memajukan aplikasi industri yang mendasari di bidang-bidang utama termasuk: komposit, membran fungsional, energi, membran untuk Hidrogen hijau, bahan 2D vakum ultra-tinggi, nanomedis, elektronik cetak berbasis 2D, dan karakterisasi.
