Jika Anda mulai dengan pita dua dimensi dan membuatnya lebih sempit dan lebih sempit, kapan berhenti menjadi pita dan mulai menjadi garis satu dimensi? Ilmuwan dari Universitas Utrecht dan Universitas Twente Membuat nanoribbon ultrathin yang setebal satu atom yang terdiri dari atom germanium. Mereka telah menunjukkan bahwa sistem ini menunjukkan sifat luar biasa yang dapat bermanfaat, misalnya, dalam komputasi kuantum. Karya mereka baru -baru ini diterbitkan Komunikasi Alam.
Sistem kuantum memiliki sifat yang berbeda tergantung pada dimensi. Nanoribbon dua dimensi memiliki sifat yang berbeda dari sistem kuantum satu dimensi. Insulator topologi dua dimensi berada di garis depan fisika materi terkondensasi karena sifat elektroniknya yang unik. Mereka mengisolasi di interiornya tetapi memiliki tepi yang sangat konduktif, di mana listrik mengalir tanpa resistensi.
Bisakah kita menjadi lebih kecil?
Karena sifat-sifat ini, isolator topologi adalah bahan kandidat untuk komputasi kuantum dan untuk generasi berikutnya dari elektronik berenergi rendah. “Tapi ketika kami mencoba membuat perangkat lebih kecil dan lebih efisien, ada pertanyaan kunci yang tetap tidak terjawab”kata Pantelis Bampoulis, salah satu peneliti.
“Seperti, berapa ukuran terkecil bahan topologi mempertahankan sifat dua dimensi? Dan apa yang terjadi ketika kita lebih kecil?”, Bampoulis melanjutkan. Para peneliti membahas pertanyaan -pertanyaan ini dalam penelitian terbaru mereka menggunakan nanoribbons yang terbuat dari Germanene. Germanene adalah lapisan tipis atom atom germanium dengan sifat topologi yang unik.
“Dalam pekerjaan kami, kami membuat nanoribbon Germanene. Ini adalah struktur yang hanya beberapa nanometer, tetapi ratusan nanometer panjangnya. Dengan nanoribon Jermanene, kami belajar secara teoritis dan eksperimental bagaimana negara bagian topologi berubah ketika pita menjadi lebih sempit dan lebih sempit”,, bagaimana keunggulan topologi berubah dan lebih sempit “,” menjelaskan Dennis Klaassen, kandidat PhD yang diawasi oleh Bampoulis dan penulis pertama penelitian.
Para peneliti menemukan bahwa nanoribbons mempertahankan keadaan tepi topologi mereka hingga lebar kritis sekitar dua nanometer. Di bawah lebar ini, sesuatu yang luar biasa terjadi. Tepi menyatakan yang biasanya Anda temukan di nanoribbon Germanene menghilang, dan sebaliknya, negara kuantum baru terlokalisasi di ujung nanoribbon muncul. Negara-negara akhir ini dilindungi oleh simetri fundamental dan menunjukkan munculnya isolator topologi satu dimensi.
Kemungkinan aplikasi kuantum
Negara -negara akhir sangat stabil terhadap cacat dan kotoran lokal lainnya. Ini membuat mereka sempurna untuk digunakan dalam aplikasi kuantum, misalnya, dalam pengembangan qubit yang tahan kesalahan. “Menariknya, negara-negara ini mirip dengan mode nol Majorana, yang merupakan partikel yang sulit dipahami yang telah memikat para ilmuwan sejak prediksi mereka. Meskipun kami tidak membahas mode nol Majorana, penelitian kami menyediakan templat untuk mengeksplorasi fenomena semacam itu dalam bahan satu dimensi dengan kopling spin-orbit yang kuat”, kata Bampoulis. 'Selain itu, prosedur fabrikasi memungkinkan kita untuk membuat susunan padat keadaan tepi topologi di mana arus dapat mengalir tanpa disipasi, memenuhi persyaratan utama untuk elektronik berenergi rendah', Kata Klaassen.
Dennis Klaassen dan Dr Pantelis Bampoulis adalah peneliti dalam fisika Antarmuka dan Nanomaterials Research Group (PIN; Fakultas S&T / Mesa+). Bersama dengan para peneliti dari Utrecht University, Radboud University Nijmegen, Fudan University (Cina) dan Universitas Tokyo (Jepang), mereka baru -baru ini menerbitkan temuan mereka dalam sebuah artikel yang berjudul 'Realisasi isolator topologi satu dimensi di ultrathin germanene nanoribbons' Dalam Jurnal Ilmiah Komunikasi Alam.
10.1038/s41467-025-57147-4
