ترموپاور قفل اسرار کوانتومی گرافن را شکست!

محققان روشی جدید برای شناسایی حالات نادر کوانتومی در ماده ارائه داده‌اند که به جای مقاومت الکتریکی، از خاصیت ترموپاور استفاده می‌کند.

به گزارش اینترستینگ اینجیرینگ، در شرایط خاص مانند دمای بسیار پایین و میدان مغناطیسی قوی، الکترون‌ها در گرافن رفتاری هماهنگ از خود نشان می‌دهند و حالتی را ایجاد می‌کنند که در آن، مانند ذرات کسری حرکت می‌کنند. این پدیده که به «اثر هال کسری کوانتومی» (FQH) معروف است، می‌تواند در توسعه رایانه‌های کوانتومی توپولوژیکی که در برابر خطا‌ها پایدارترند، نقش کلیدی داشته باشد.

بااین‌حال، شناسایی و مطالعه دقیق این حالت تاکنون چالش‌برانگیز بوده است، زیرا روش‌های متداول بر اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی تمرکز دارند. تیمی از پژوهشگران با آگاهی از این محدودیت، رویکرد متفاوتی را پیشنهاد داده‌اند.

شناسایی اثر هال کسری کوانتومی با ترموپاور

به جای تکیه بر مقاومت الکتریکی، این پژوهشگران از ترموپاور استفاده کردند؛ خاصیتی که در آن، اختلاف دما بین دو طرف یک ماده باعث ایجاد ولتاژ می‌شود. این ولتاژ، که ناشی از حرکت الکترون‌ها از ناحیه گرم‌تر به ناحیه سردتر است، اطلاعاتی درباره آنتروپی سیستم ارائه می‌دهد.

فرشته قهاری، فیزیکدان و از محققان این پژوهش در دانشگاه جورج میسون، توضیح می‌دهد که آنتروپی یک کمیت ترمودینامیکی است که ارتباط مستقیمی با رفتار کوانتومی غیرمعمول اثر هال کسری دارد. بنابراین، اندازه‌گیری ترموپاور می‌تواند بینش عمیق‌تری نسبت به این حالات خاص کوانتومی ارائه دهد.

در این مطالعه، محققان از گرافن دولایه با چینش برنال استفاده کردند که به دلیل ساختار خاص خود، بستری ایدئال برای بررسی پدیده‌های کوانتومی محسوب می‌شود.

نتایج آزمایش‌ها نشان داد که سیگنال‌های ترموپاور با حساسیتی بی‌سابقه، اثر هال کسری کوانتومی را آشکار می‌کنند.

انتهای پیام/