Wetenschappers ontdekken nieuwe vlakke banden, ontgrendelen potentieel voor quantumtechnologie

AmsterdamOnderzoekers van de Rice University hebben ontdekt dat er mogelijk platte elektronische banden op het Ferminiveau zijn. Deze ontdekking zou quantumcomputing en elektronische apparaten kunnen verbeteren. Hun studie werd op 19 juni gepubliceerd in Nature Communications.

Kwantummaterialen volgen de principes van de kwantummechanica. In deze materialen hebben elektronen specifieke energieniveaus. Het hoogste energieniveau wordt de Fermi-energie genoemd. Elektronen stoten elkaar af en hun bewegingen zijn met elkaar verbonden. Het team onder leiding van Qimiao Si ontdekte dat deze interacties nieuwe platte energieniveaus kunnen creëren op het Fermi-niveau, waardoor ze belangrijker worden.

Vlakke elektronische banden versterken de interacties tussen elektronen, wat kan leiden tot nieuwe kwantumtoestanden en unieke laag-energetische verschijnselen. Dit is bijzonder nuttig bij d-elektronmateriaal, oftewel overgangsmetaalionen, die zich onderscheiden door hun unieke kristalstructuren en bijzondere eigenschappen.

De bevindingen van het team wijzen erop:

• Innovatieve methoden voor het ontwerpen van d-elektron materialen
• Nieuwe mogelijkheden voor toepassingen in quantum bits (qubits)
• Toepassingen in spintronica

Lees ook:

Vandaag · 09:26

Samenwerkende minirobots transformeren precisie in de endoscopische chirurgie

De onderzoekers ontdekten dat interacties tussen elektronen vaste en bewegende elektronentoestanden kunnen verbinden. Met een theoretisch model toonden ze aan dat deze interacties een nieuw soort Kondo-effect kunnen veroorzaken, waarbij stilstaande deeltjes door interactie met bewegende elektronen bij de Fermi-energie de mogelijkheid krijgen om te bewegen.

Anyonische materialen kunnen nuttig zijn voor kwantumbits (qubits). Materialen die Weyl-fermionen bevatten, kunnen mogelijk gebruikt worden in spin-gebaseerde elektronica. Deze materialen reageren waarschijnlijk goed op externe signalen en maken geavanceerde quantumcontrole mogelijk.

Medewerkers aan dit onderzoek zijn:

• Fang Xie en Shouvik Sur zijn postdoctorale medewerkers in de fysica en astronomie aan de Rice Universiteit
• Haoyu Hu, alumnus van Rice en postdoctoraal onderzoeker aan het Donostia International Physics Center
• Silke Paschen, natuurkundige aan de Technische Universiteit Wenen
• Jennifer Cano, theoretisch fysicus aan de Stony Brook Universiteit en het Flatiron Institute