Tutkijat ovat saaneet grafeenista aikaan kvanttimateriaalin, jolla on samoja ominaisuuksia kuin harvinaisiin maametalleihin perustuvilla suprajohtavilla materiaaleilla eli niin sanotuilla raskailla fermionimateriaaleilla.
Aalto-yliopiston ja sveitsiläisen Paul Scherrer -instituutin tuore tutkimus julkaistiin Physical Review Letters -lehdessä.
Harvinaisten maametallien yhdisteiden ainutlaatuiset kvanttiominaisuudet ovat kiehtoneet tutkijoita jo pitkään. Niiden topologiselle suprajohtavuudelle olisi käyttöä esimerkiksi kvanttitietokoneissa.
Yhdisteissä on kuitenkin radioaktiivisia aineita, kuten uraania tai plutoniumia. Harvinaisia maametalleja ei siksi ole hyödynnetty kvanttiteknologian käytännön sovelluksissa.
”Uraauurtava vaikutus kvanttilaskentaan”
Uuden materiaalin rakentaminen onnistui, kun tutkijat kerrostivat ohuita grafeenilevyjä päällekkäin tietyllä kuviolla ja samalla kiersivät jokaista levyä suhteessa toisiin levyihin.
Kolmen toisiinsa kierretyn grafeenikerroksen avulla he loivat kvanttitilan, jossa elektronit käyttäytyvät kuin raskaissa fermionimateriaaleissa.
Raskaiden fermionimateriaalien hyödyntämiseen syntyi näin uusi hiilipohjainen materiaalialusta, joka voidaan toteuttaa edullisesti ilman harvinaisia maametalleja ja ilman radioaktiivista säteilyä.
”Vaikka tutkimuksessa osoitamme vain raskaan fermionin esiintymisen, topologisen suprajohtavuuden tutkiminen on luonnollinen seuraava askel. Sillä voi olla uraauurtava vaikutus topologiseen kvanttilaskentaan”, sanoo professori Jose Lado Aalto-yliopistosta.
(Kuva Jose Lado/Aalto-yliopisto) Tutkijat loivat kolmen toisiinsa kierretyn grafeenikerroksen avulla kvanttitilan, jossa elektronit käyttäytyvät kuin raskaissa fermionimateriaaleissa.
Aiheesta aiemmin:
Kohti hiilipohjaisia kvanttikoneita – grafeenista vaihtoehto kubiteille
