نانوگرافن پروانه‌ای برای استفاده در حوزه کوانتوم ساخته شد

به گزارش خبرگزاری مهر، محققان دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) و آکادمی علوم چک به تازگی ساختار جدیدی طراحی کرده‌اند که می‌توان از آن برای ایجاد مواد کوانتومی کربنی نسل جدید استفاده کرد. این ساختار نانوگرافن مغناطیسی به شکل پروانه‌ای است که در حوزه فناوری‌های کوانتومی پیشرفته می‌تواند کاربرد داشته باشد.

نانوگرافن مغناطیسی، ساختاری کوچک از گرافن بوده که به دلیل رفتار خاص الکترون‌ها در اتم‌های کربن، خاصیت مغناطیسی قابل توجهی را نشان می‌دهد. با طراحی دقیق ترتیب این اتم‌های کربن در مقیاس نانو، کنترل رفتار این الکترون‌های منحصر به فرد حاصل می‌شود. این ویژگی باعث می‌شود نانوگرافن برای ایجاد آهن‌ربا بسیار کوچک و ساخت بلوک‌های اساسی مورد نیاز برای رایانه‌های کوانتومی، به نام بیت‌های کوانتومی یا qubit، بسیار امیدوارکننده باشد.

ساختار منحصر به فرد گرافن مغناطیسی به شکل پروانه‌ای که توسط محققان ایجاد شده، دارای چهار مثلث بوده که شبیه به بال پروانه است که هر یک از این بال‌ها الکترونی π جفت نشده با خود دارند که مسئول خاصیت مغناطیسی مشاهده شده است.

پروفسور لو از محققان این پروژه می‌گوید: نانوگرافن مغناطیسی، یک مولکول کوچک متشکل از حلقه‌های بنزن به هم چسبیده است که به عنوان یک ماده کوانتومی نسل بعدی برای میزبانی چرخش‌های کوانتومی جذاب است که یکی از دلایل این امر به تطبیق‌پذیری شیمیایی و زمان انسجام چرخش طولانی این ساختار مربوط می‌شود.

خصوصیات مغناطیسی نانوگرافن معمولاً از چیدمان الکترون‌های ویژه آن، معروف به الکترون‌های پی یا قدرت تعامل آنها حاصل می‌شود. نانوگرافن همچنین نظم مغناطیسی منفرد از خود نشان می‌دهد، جایی که چرخش‌ها یا در همان جهت (فرومغناطیسی) یا در جهت‌های مخالف (آنتی‌فرومغناطیسی) صورت می‌گیرد.

محققان روشی را برای غلبه بر این چالش‌ها ارائه کردند. نانوگرافن پروانه‌ای آنها، با هر دو خاصیت فرومغناطیسی آنتی‌فرومغناطیسی، با ترکیب چهار مثلث کوچکتر در مرکز یک ساختار رومبوس ایجاد می‌شود. نانوگرافن آنها تقریباً ۳ نانومتری است.

برای تولید نانوگرافن پروانه‌ای، محققان ساختارها را در ابعاد مولکولی دستکاری کرده و در خلأ به این ماده رسیدند. این رویکرد به آنها اجازه می‌دهد تا ساختار نانوگرافن را در سطح اتمی مهندسی کنند.

به اعتقاد محققان اطلاعات به دست آمده از این پروژه مسیر را برای تولید مواد کوانتومی آلی نسل جدید با معماری‌های چرخش کوانتومی هموار می‌کند.