النانوجرافين على شكل فراشة يفتح الأبواب أمام تقدم تكنولوجيا الكم

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

يفتح النانوجرافين على شكل فراشة الأبواب أمام تقدم تكنولوجيا الكم

بواسطة سايمون مانسفيلد

سيدني، أستراليا (SPX) 22 أبريل 2024

طور باحثون من جامعة سنغافورة الوطنية (NUS) نوعًا جديدًا من المواد الكمومية المعتمدة على الكربون: وهي مادة نانوية على شكل فراشة تعرض خصائص مغناطيسية فريدة. يمكن لهذه المادة المبتكرة أن تؤثر بشكل كبير على تكنولوجيات المعلومات الكمومية.

ويختلف هذا النانوجرافين بشكل ملحوظ عن المواد المغناطيسية التقليدية التي تعتمد على ذرات معدنية أثقل. هنا، تظهر الخصائص من التكوينات الإلكترونية المحددة في المدارات p لذرات الكربون. يسمح التصميم النانوي الدقيق للفريق لذرات الكربون بالتحكم الفريد في سلوكيات الإلكترون هذه، مما يجعل النانوغرافين مرشحًا مثيرًا للمغناطيسات الصغيرة والبتات الكمومية، أو الكيوبتات، الضرورية في الحوسبة الكمومية. تعمل البتات الكمومية بشكل أسرع وتحافظ على حالتها الكمومية لفترة أطول، وذلك بفضل خصائص الكربون المتأصلة التي تحد من عدم الترابط.

أدى البحث، الذي أجراه البروفيسور المشارك لو جيونج والبروفيسور جيشان وو من جامعة سنغافورة الوطنية، بالتعاون مع زملاء دوليين بما في ذلك البروفيسور بافيل جيلينك والدكتور ليبور فاي من الأكاديمية التشيكية للعلوم، إلى إنشاء فراشة كبيرة مدمجة بالكامل. - نانوجرافين مغناطيسي على شكل. يتميز هذا الهيكل بأربعة مثلثات مستديرة تشبه أجنحة الفراشة، ويحتوي كل منها على إلكترون p غير مزدوج يساهم في الصفات المغناطيسية للمادة.

وأشار البروفيسور المشارك لو إلى أن "هذا الجزيء الصغير المصنوع من حلقات البنزين المندمجة يقدم وعدًا كبيرًا لاستضافة السبينات الكمومية، وهي خاصية مهمة للشبكات الكمومية المستقبلية".

يصف منشورهم في مجلة Nature Chemistry العملية المعقدة لتصنيع هذا النانوجرافين، بدءًا من سلائف جزيء جديدة تم تطويرها من خلال طرق الكيمياء التقليدية في المحاليل. أدى هذا التقدم إلى التوليف على السطح في الفراغ، وهو نهج جديد يضمن الدقة في شكل النانوجرافين النهائي وبنيته الذرية.

أحد الجوانب الفريدة لنانوجرافين الفراشة هو مزيجه من الخصائص المغناطيسية الحديدية والمضادة للمغناطيسية الحديدية، والتي يتم تحقيقها عن طريق ترتيب الإلكترونات p لإنشاء لفات متشابكة. تم فحص هذا الترتيب باستخدام تقنية المجهر المسبار الماسح المتقدمة، مما يعزز فهم السلوكيات المغناطيسية على المستوى الذري.

وبالنظر إلى المستقبل، فإن البروفيسور لو متفائل بشأن إمكانية أن تؤدي هذه النتائج إلى تطوير أبحاث المواد الكمومية، بهدف قياس ومعالجة هذه السبينات على نطاق الجزيء الواحد، مما قد يحدث ثورة في قوة الحوسبة الكمومية وقدرات التخزين.

تقرير البحث:النانوجرافين متعدد الجذور شديد التشابك مع وجود ارتباط قوي وإحباط طوبولوجي