Uutiset

Grafeenista loihdittu kvanttimateriaali ilmentää samoja ominaisuuksia kuin harvinaisten maametallien yhdisteet

Toivotut kvanttiominaisuudet saatiin aikaan kerrostamalla ohuita grafeenilevyjä päällekkäin ja kiertämällä niitä suhteessa toisiinsa. Tutkimuksella voi olla uraauurtava vaikutus topologiseen kvanttilaskentaan.
Scehmatic of a heavy fermion on graphene
Tutkijat loivat kolmen toisiinsa kierretyn grafeenikerroksen avulla kvanttitilan, jossa elektronit käyttäytyvät vastaavasti kuin raskaissa fermionimateriaaleissa. (Kuva: Jose Lado/Aalto-yliopisto)

Ainutlaatuisten kvanttiominaisuuksien ansiosta harvinaisten maametallien yhdisteet ovat kiehtoneet tutkijoita jo 1970-luvulta saakka. Näissä yhdisteissä voi saada aikaan esimerkiksi topologista suprajohtavuutta, joka on tarpeellinen kvanttitietokoneiden rakentamisessa. Harvinaisten maametallien käyttöä kvanttiteknologioissa rajoittavat kuitenkin niiden sisältämät radioaktiiviset yhdisteet, kuten uraani ja plutonium. Näihin yhdisteisiin perustuvat tekniset sovellukset ovat siksi loistaneet poissaolollaan.

Harvinaisten maametallien yhdisteisiin perustuvia suprajohtavia materiaaleja kutsutaan raskaiksi fermionimateriaaleiksi, koska niillä vaikuttaa olevan paljon enemmän massaa kuin niillä todellisuudessa on. Tutkijat ovat nyt saaneet selville, miten vastaavia suprajohtavia tiloja saadaan aikaan pelkästään grafeenin avulla. Tulokset julkaistiin 7. heinäkuuta Physical Review Letters -lehdessä.

”Tähän asti topologisessa kvanttilaskennassa ei ole juurikaan hyödynnetty raskaiden fermionimateriaalien suprajohtavuuteen perustuvia käytännön sovelluksia. Tämä johtuu osittain siitä, että se on tähän saakka vaatinut uraanin ja plutoniumin kaltaisia harvinaisia ja radioaktiivisia yhdisteitä", sanoo Aalto-yliopiston professori Jose Lado.

Lado osoitti yhdessä sveitsiläisen Paul Scherrer -instituutin tutkijatohtorin Aline Ramiresin kanssa, kuinka raskaita fermionimateriaaleja luodaan edullisesti ja ilman radioaktiivisia aineita. He pystyivät luomaan kolmen toisiinsa kierretyn grafeenikerroksen avulla kvanttitilan, jossa elektronit käyttäytyvät vastaavasti kuin raskaissa fermionimateriaaleissa.

Tutkijat kerrostivat ohuita grafeenilevyjä päällekkäin tietyllä kuviolla ja samalla he kiersivät kutakin levyä suhteessa toisiin levyihin.

"Tutkimuksessa osoitamme, että sama lopputulos voidaan saada aikaan grafeenilla. Vaikka tutkimuksessa osoitamme vain raskaan fermionin esiintymisen, topologisen suprajohtavuuden tutkiminen on luonnollinen seuraava askel. Sillä voi olla uraauurtava vaikutus topologiseen kvanttilaskentaan."

"Raskaiden fermionimateriaalien hyödyntämiselle on nyt olemassa uusi hiilipohjainen materiaalialusta, ja se voidaan toteuttaa ilman harvinaisia maametalleja", Lado toteaa.

Lisätietoja (englanniksi):

Jose Lado

Jose Lado

Assistant Professor
T304 Dept. Applied Physics
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Seinäplansseja ja kirjapöytiä näyttelytilasta.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Aalto ARTS Booksissa juhlitaan 500:aa julkaistua teosta vuonna 2022

Aalto ARTS Books julkaisi 500. toimitetun teoksensa keväällä 2022. Juhla huipentuu toukokuussa Väreessä järjestettävään näyttelyyn, joka esittelee kustantamon toimintaa ja teoksia vuosien ajoilta.
Rulpa_Anna Aleksejeva in WantedDesign
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Wood Studio -kurssille menestystä WantedDesign New Yorkissa

Aalto-yliopisto osallistuu newyorkilaisen muotoilufoorumi WantedDesignin verkkonäyttelyyn. WantedDesign 2022 on sarja digitaalisia tapahtumia, jotka esittelevät laadukkaita muotoilu- ja suunnittelukonsepteja ympäri maailman. Mukana ovat myös maailman huippukoulut.
A portrait of Maria Sammalkorpi.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Novo Nordisk -säätiöltä tutkimusrahoitus Maria Sammalkorvelle laskennalliseen biosynteettisten materiaalien tutkimukseen

Senior Scientist Maria Sammalkorpi on saanut Novo Nordisk -säätiöltä erittäin kilpaillun Ascending Investigator 2022 -tutkimusrahoituksen. Myönnetyn rahoituksen suuruus on noin 9 miljoonaa Tanskan kruunua (1,2 miljoonaa euroa).
Two models wearing grey solar cell clothing.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Tutkijat kehittivät vaatteisiin näkymätöntä aurinkokennoteknologiaa, joka kestää konepesua

Tutkijat kehittivät tekstiileihin pesunkestävää aurinkokennoteknologiaa, joka voidaan myös piilottaa kankaan alle. Kennojen näkymättömyys suojaa niitä - ja tekee vaatteista houkuttelevampia, sanovat fysiikan ja muotoilun tutkijat. Lupaavia sovelluskohteita löytyy esimerkiksi työ- ja retkeilyvaatteista sekä valoon reagoivista verhoista.