Аномальный эффект Холла при спинорбитальной и магнитообменной связи в 2D-графеновом спиновом клапане

Графен, особенно в чистом виде, уже давно считается перспективным материалом для разработки устройств спинтроники. Эти устройства используют собственный угловой момент (то есть спин), а не заряд электронов, для передачи и обработки данных. Предлагаемый подход к генерации и обнаружению спинов основан на близости графена к близлежащему материалу, который может изменить его свойства. Однако до сих пор успешное развитие спинтроники с использованием только этого подхода оказалось весьма сложной задачей. Исследователи из CIC nanoGUNE BRTA и других институтов разработали устройство спинтроники, которое использует только эффекты близости, в частности, 2D-спиновый клапан на основе графена. Функционирование этого клапана, представленное в статье, опубликованной в журнале Nature Electronics, зависит только от близости к магниту Ван-дер-Ваальса Cr₂Ge₂Te₆.

Прямое измерение фазового соотношения тока sin(2φ) в графеновом сверхпроводящем квантовом интерференционном устройстве

Исследователи из Университета Гренобль-Альпы недавно продемонстрировали прямое измерение тонкого эффекта, а именно фазового соотношения тока sin (2φ), в сверхпроводящем квантовом интерференционном устройстве на основе графена, основанном на перестраиваемых затворах графеновых джозефсоновских переходах. Используемый метод измерений, изложенный в статье, опубликованной в Physical Review Letters, может способствовать разработке более стабильных сверхпроводящих кубитов, менее склонных к декогеренции. Экспериментальная установка основывалась на усовершенствованном методе одновременного контроля и считывания текущего фазового соотношения пары джозефсоновских переходов. Показано, что, объединив два графеновых джозефсоновских перехода в сверхпроводящем квантовом интерференционном устройстве, можно получить фазовое соотношение тока sin(2φ) благодаря контролю интерференционных эффектов между куперовскими парами с помощью магнитного поля.

В сочетании с тонкой пленкой тяжелого металла и ферромагнитными монослоями графен усиливает эффект стабилизации скирмионов в спинтроники

На границе раздела графена и тяжелого металла возникает сильная спин-орбитальная связь, которая приводит к различным квантовым эффектам, включая спин-орбитальное расщепление уровней энергии (эффект Рашбы) и скос в выравнивании спинов (взаимодействие Дзялошинского-Мория). Эффект скоса спинов особенно необходим для стабилизации скирмионов, которые особенно подходят для спинтроники. В статье, опубликованной в журнале ACS Nano, испано-немецкая группа учёных показала, что эти эффекты значительно усиливаются, когда несколько монослоев ферромагнитного элемента кобальта вставляются между графеном и тяжелым металлом (в данном случае: иридием). Образцы выращивались на изолирующих подложках, что является необходимым условием для внедрения многофункциональных спинтронных устройств, использующих эти эффекты. 

Управляемые Андреевские связанные состояния в двухслойных графеновых джозефсоновских переходах от коротких до длинных пределов перехода

Исследователи успешно контролировали квантово-механические свойства связанных состояний Андреева в двухслойных графеновых переходах Джозефсона с использованием напряжения затвора. Статья опубликована в Physical Review Letters. В этой работе исследовательская группа использовала напряжение на затворе для управления квадратичной дисперсией энергии двухслойного графена, а также длиной сверхпроводящей когерентности в реальном времени. Используя туннельную спектроскопию, разработанную в их предыдущей работе, они наблюдали изменение связанных состояний Андреева при различных напряжениях на затворе в реальном времени и подтвердили, что экспериментальные результаты соответствуют теоретическим предсказаниям.

Международная конференция "Наноуглерод и Алмаз" НиА-2024

Приглашение на Международную конференцию «Наноуглерод и Алмаз» (НиА’2024) — площадку обмена информацией о последних достижениях в области создания, исследования и применения углеродных наноструктур и алмазов. Конференция пройдёт 1 — 5 июля 2024 года в Санкт-Петербурге. В рамках конференции НиА’2024 пройдет однодневная (3 июля 2024 года) Школа-конференция молодых учёных «Наноуглерод и Алмаз. Получение, свойства, применения и методы диагностики». Рабочий язык Конференции и Школы — русский. Доклады и сообщения, включенные в программу конференции, будут распределены по следующим тематическим секциям: алмазы; углеродные нанотрубки; графен и его производные; углеродные наноструктуры и фуллерены; применения углеродных наноструктур и алмазов.

Наблюдение водоворотов тока в графене при комнатной температуре

Журнал Science сообщает, что исследователям из ETH Zurich в группе Кристиана Дегена теперь впервые удалось напрямую обнаружить электронные вихри в графене, используя датчик магнитного поля высокого разрешения. Вихри образовывались в небольших круглых дисках, которые Деген и его коллеги прикрепили в процессе изготовления к проводящей графеновой полоске шириной в один микрометр. Диски имели диаметры от 1,2 до 3 микрометров. Теоретические расчеты показали, что электронные вихри должны образовываться в меньших, а не в больших дисках. Чтобы сделать вихри видимыми, физики измерили крошечные магнитные поля, создаваемые электронами, текущими внутри графена. Благодаря крошечным размерам алмазной иглы и небольшому расстоянию от графенового слоя — всего около 70 нанометров — учёные смогли сделать электронные токи видимыми с разрешением менее ста нанометров.

Квантовая электроника показала, что заряд в двухслойном графене распространяется как свет

Международная исследовательская группа под руководством Гёттингенского университета экспериментально продемонстрировала, что электроны в встречающемся в природе двухслойном графене движутся как частицы без какой-либо массы, точно так же, как распространяется свет. Более того, они показали, что ток можно «включать» и выключать, что имеет потенциал для разработки крошечных энергоэффективных транзисторов — таких как выключатель света в доме, но на наноуровне. Это свойство быстро движущихся электронов было теоретически предсказано еще в 2009 году, но учёным потребовалось значительно улучшить качество образцов. Результаты были опубликованы в журнале Nature Communications.

Квантовая интерференция повышает производительность одномолекулярных транзисторов

Разработан одномолекулярный транзистор, который использует квантовую интерференцию для управления потоком электронов. Транзистор, описанный в статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology, открывает новые возможности использования квантовых эффектов в электронных устройствах. Проводящий канал транзистора представляет собой один порфирин цинка, молекулу, способную проводить электричество. Порфирин зажат между двумя графеновыми электродами, и когда к электродам прикладывается напряжение, поток электронов через молекулу можно контролировать с помощью квантовой интерференции. Новый транзистор стабилен и имеет очень высокий коэффициент включения/выключения. Подпороговое колебание транзистора 140 mV/dec, что лучше, чем у других аналогов и сравнимо с устройствами из углеродных нанотрубок.

Характеристика и контроль инфракрасной фононной аномалии двухслойного графена в оптико-электрической силовой наноскопии

Корейский научно-исследовательский институт стандартов и науки (KRISS) разработал гибридный наномикроскоп, способный одновременно измерять различные свойства наноматериалов. Прибор сочетает в себе функции атомно-силовой микроскопии, фотоиндуцированной силовой микроскопии и электростатической силовой микроскопии. Вместо использования линз для измерения образца применяется тонкий функциональный зонд, что позволяет одновременно измерять оптические и электрические свойства, а также форму наноматериалов за одно сканирование. Группа метрологии свойств материалов KRISS разъяснила принципы уникальной реакции поглощения инфракрасного излучения, наблюдаемой в двухслойном графене с помощью гибридного наномикроскопа. Исследователи KRISS подтвердили, что это явление вызвано дисбалансом зарядов между двумя слоями графена. Они также экспериментально продемонстрировали способность контролировать поглощение инфракрасного излучения, намеренно вызывая и регулируя дисбаланс зарядов.

Дробный квантовый аномальный эффект Холла в многослойном графене

Был зафиксирован эффект дробного заряда в пятислойном графене толщиной в атом, который образуется из графита и обычного карандашного грифеля. Обнаружено, что когда пять листов графена сложены друг на друга, как ступеньки на лестнице, полученная структура по своей сути обеспечивает правильные условия для прохождения электронов в виде долей их общего заряда, без необходимости какого-либо внешнего магнитного поля. Оказалось, что электроны могли бы взаимодействовать друг с другом еще сильнее, если бы пятислойная структура была выровнена с гексагональным нитридом бора (hBN) — материалом, который имеет атомную структуру, аналогичную структуре графена, но с немного другими размерами.