Исследователи из университета Мельбурна стали первыми, кому удалось получить изображения, на которых запечатлено движение электронов в среде двухмерного материала, графена.
Использованный для получения снимков новый способ позволяет обойти ряд ограничений, которые препятствовали получению подобных снимков раньше.
А изучение поведения электронов в среде сверхтонких материалов должно обеспечить достаточно мощный толчок развитию электроники следующего поколения, спинтроники и квантовых вычислительных технологий.
“Производство электронных устройств следующего поколения, которые, скорее всего, будут основаны на сверхтонких и двухмерных материалах, столкнется со сложностями, связанными с мелкими трещинами и другими дефектами в используемых материалах. Эти дефекты будут вмешиваться и влиять на распространение электрических токов, поведение которых в тонких материалах часто значительно отличается от поведения в среде обычных проводников” – рассказывает профессор Ллойд Холленберг (Lloyd Hollenberg), руководитель Центра квантовых вычислительных и коммуникационных технологий.
Для получения снимков движения электронов группа профессора Холленберга использовала квантовый зонд, на поверхности которого искусственно были созданы так называемые “цветовые пятна”. Зонд был изготовлен из чистейшего алмаза, а “цветовые пятна” представляли собой так называемые азотные вакансии, атомы азота, внедренные в кристаллическую решетку недалеко от поверхности кристалла. Поверх поверхности алмазного зонда, вплотную к ней был наложен кусок графеновой пленки, через которую пропускался исследуемый электрический ток.
“Мы освещали алмаз светом зеленого лазера, а “цветовое пятно” переизлучало свет красного цвета, параметры которого зависели от взаимодействия азотной вакансии в алмазе с электронами, перемещающимися в графене” – рассказывает профессор Холленберг, – “Измеряя интенсивность красного света, мы проводим измерение магнитного поля, создаваемого движением электрического тока. При этом, чувствительность оборудования позволяет нам видеть не только особенности движения электронов, но и определять величину влияния на это дефектов, присутствующих в исследуемом материале”.
Ученые считают, что данная технология позволит им исследовать особенности движения электрического тока не только в графене, но и в среде множества других двухмерных и сверхтонких материалов. Это, в свою очередь, может обеспечить научные и технологические прорывы в других областях, таких, как разработка аккумуляторных батарей следующего поколения, гибких цветных дисплеев, солнечных батарей и сверхточных датчиков, действующих за счет принципов квантовой механики.