Forskare avslöjar nya plana band i elektroniska system, öppnar möjligheter för kvantteknologi.

StockholmForskare vid Rice University har upptäckt att det kan finnas platta elektroniska band vid Fermi-nivån. Denna upptäckt kan bidra till förbättringar inom kvantdatorer och elektroniska enheter. Deras studie publicerades i Nature Communications den 19 juni.

Kvantmaterial följer principerna för kvantmekanik. I dessa material har elektroner specifika energinivåer, där den högsta kallas Ferminivå. Elektronerna stöter bort varandra och deras rörelser är sammanlänkade. Teamet lett av Qimiao Si upptäckte att dessa interaktioner kan skapa nya plana energinivåer vid Ferminivån, vilket gör dem mer betydelsefulla.

Platta elektroniska band förstärker interaktioner mellan elektroner. Detta kan leda till nya kvanttillstånd och unika lågenergibeteenden. Sådana band är särskilt användbara i d-elektronmaterial, som är övergångsmetalljoner. Dessa material har unika kristallstrukturer och speciella egenskaper.

Lagets upptäckter tyder på:

• Nya metoder för att designa d-elektronmaterial
• Möjliga nya tillämpningar inom kvantbitar (qubits)
• Användningar inom spintronik

Läs också:

Idag · 07:29

AR blir smartglasögon för fler användningsområden

Forskarna upptäckte att interaktioner mellan elektroner kan koppla samman stillastående och rörliga elektronlägen. De demonstrerade detta med en teoretisk modell. Dessa interaktioner kan orsaka en ny typ av Kondo-effekt, där stillastående partiklar får förmågan att röra sig genom att interagera med rörliga elektroner vid Fermi-nivån.

Anyoniska material kan vara användbara för kvantbitar (qubits). Material med Weyl-fermioner kan användas i spinnbaserad elektronik. Dessa material kan reagera bra på externa signaler och möjliggöra avancerad kvantkontroll.

Bidragsgivare till denna forskning inkluderar:

• Fang Xie och Shouvik Sur, postdoktorala forskare vid Rice universitetet inom fysik och astronomi
• Haoyu Hu, Rice-alumn och postdoktoral forskare vid Donostia International Physics Center
• Silke Paschen, fysiker vid Wiens tekniska universitet
• Jennifer Cano, teoretisk fysiker vid Stony Brook University och Flatiron Institute