Neuartiges Nano-Material für die Quantenelektronik

Anonim

Ein internationales Team um Assistenzprofessor Kasper Steen Pedersen, DTU Chemie, hat ein neuartiges Nanomaterial mit elektrischen und magnetischen Eigenschaften synthetisiert, das es für zukünftige Quantencomputer und andere Anwendungen in der Elektronik geeignet macht.

Chromchloridpyrazin (chemische Formel CrCl 2 (Pyrazin) 2) ist ein Schichtmaterial, das eine Vorstufe für ein sogenanntes 2-D-Material darstellt. Im Prinzip hat ein 2-D-Material eine Dicke von nur einem einzigen Molekül und dies führt oft zu Eigenschaften, die sich von denen des gleichen Materials in einer normalen 3-D-Version stark unterscheiden; nicht zuletzt die elektrischen Eigenschaften werden sich unterscheiden. Während in einem 3-D-Material Elektronen in jede Richtung eindringen können, sind sie in einem 2-D-Material darauf beschränkt, sich horizontal zu bewegen - so lange die Wellenlänge des Elektrons länger ist als die Dicke der 2-D-Schicht.

Organisch / anorganisch hybrid

Graphen ist das bekannteste 2-D-Material. Graphen besteht aus Kohlenstoffatomen in einer Gitterstruktur, die seine bemerkenswerte Stärke ergibt. Seit der ersten Synthese von Graphen im Jahr 2004 wurden Hunderte anderer 2D-Materialien synthetisiert, von denen einige für Anwendungen in der Quantenelektronik geeignet sein könnten. Das neuartige Material basiert jedoch auf einem ganz anderen Konzept. Während die anderen Kandidaten alle anorganisch sind - genau wie Graphen-Chrom-Chlorid-Pyrazin ist ein organisch / anorganisches Hybridmaterial.

"Das Material kennzeichnet eine neue Art von Chemie, in der wir verschiedene Bausteine ​​im Material ersetzen und dadurch seine physikalischen und chemischen Eigenschaften verändern können. Das ist bei Graphen nicht möglich. Man kann beispielsweise nicht die Hälfte ersetzen die Kohlenstoffatome in Graphen mit einer anderen Art von Atomen. Unser Ansatz erlaubt es, Eigenschaften viel genauer zu entwerfen, als dies bei anderen 2D-Materialien der Fall ist ", erklärt Kasper Steen Pedersen.

Neben den elektrischen Eigenschaften lassen sich auch die magnetischen Eigenschaften von Chrom-Chlor-Pyrazin exakt bestimmen. Dies ist besonders relevant in Bezug auf "Spintronik".

"Während in der normalen Elektronik nur die Ladung der Elektronen genutzt wird, wird in der Spintronik aber auch der Elektronenspin - eine quantenmechanische Eigenschaft - verwendet. Dies ist für Quantencomputing-Anwendungen sehr interessant. Daher die Entwicklung von nanoskaligen Materialien, die sind sowohl leitend als auch magnetisch am relevantesten ", bemerkt Kasper Steen Pedersen.

Eine neue Welt der 2D-Materialien

Neben dem Quantencomputing kann Chromchlorid-Pyrazin in zukünftigen Supraleitern, Katalysatoren, Batterien, Brennstoffzellen und der Elektronik im Allgemeinen von Interesse sein.

Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/…2/index.html Die Forscher wollen nicht sofort mit der Materialproduktion beginnen, betont der Forscher: "Noch nicht, zumindest! Das ist noch Grundlagenforschung. Da wir ein Material aus einem völlig neuen Ansatz vorschlagen, bleiben eine Reihe von Fragen unbeantwortet Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/…0/index.html So können wir den Grad der Stabilität des Materials in verschiedenen Anwendungen noch nicht bestimmen, aber selbst wenn sich Chromchlorid - Pyrazin aus irgendeinem Grund für die verschiedenen möglichen Anwendungen als ungeeignet erweisen sollte, werden die neuen Prinzipien seiner Synthese immer noch sein relevant. Dies ist die Tür zu einer neuen Welt von fortgeschrittenen 2-D-Materialien, die sich öffnen. "

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