مرآة انعكاس بين اندرييف على اتصالات فان دير والز بين الجرافين والسيلينيوم النيوبيوم
نشر عدد فبراير من المجلة العلمية الأكثر احترامًا Nature Physics مقالة كتبها عالمنا البارز كونستانتين بوريسوفيتش إفيتوف . النسخة الإلكترونية من المادة منظاري إنتربيرد انعكاسات اندرييف في فان دير فالواجهات بين الجرافين وNbSe2
يعرض هذه المقالة نتائج دراسة خصائص الاتصالات بين الموصلات الفائقة والجرافين، أثبتت التجربة إمكانية إنتاج اتصالات ذات جودة عالية بين الجرافين والموصلات الفائقة، والذي بدوره سيجلب الباحثون إلى خلق فرص عمل جديدة الأجهزة الإلكترونية وربما جهاز كمبيوتر الكم. بالطبع ، هذا الهدف من منظور رائع ، لكن الباحثين تمكنوا بالفعل من ملاحظة تأثير أساسي مثير للاهتمام - انعكاس مرآة Andreev.يسمى انعكاس الإلكترونات من الحد الفاصل بين معدن عادي وموصل فائق "أندريف" تكريما للفيزيائي السوفياتي البارز ألكسندر أندريف ، الذي تنبأ بمثل هذا السلوك للإلكترون بين معدن عادي وموصل فائق.
يشار إلى أن التجربة نفسها أجراها دميتري إفيتوف ، ابن كونستانتين بوريسوفيتش.كتب كونستانتين بوريسوفيتش بالفعل لمدونتنا رأي خبير حول الموصلية الفائقة في درجات الحرارة المرتفعة ، حيث تم وصف هذا التأثير في تنسيق شائع إلى حد ما ، تسبب هذا المنشور في مناقشة نشطة وموافقة من المجتمع. وهذه المرة طلبنا أيضًا من كونستانتين إيفيتوف كتابة بيان صحفي لنا حول المقالة المنشورة.« » «» 5-100. .. – « ”, III , , , , 170 , Landau-Weizman, . — “ ”. Physical Review Letters, Physical Review, Reviews of Modern Physics .
نشرت مجموعة دولية من الباحثين بمشاركة عالم يعمل بموجب منحة في NUST MISiS عملاً هامًا في دراسة خصائص الاتصالات بين الموصلات الفائقة والجرافين. يرجع الاهتمام في إنشاء ودراسة مثل هذه الهياكل النانوية إلى البحث عن إمكانيات جديدة للإلكترونيات الناشئة عن استخدام الخصائص الكمية للمادة ، بالإضافة إلى محاولات إنشاء كمبيوتر كمومي. من المهم أن نلاحظ أن التأثير ، الذي لوحظ لأول مرة في العمل ، له طبيعة أساسية عميقة ويوسع فهم التأثيرات الأكثر إثارة للاهتمام من "الفيزياء النانوية". تم نشر مقال عن هذا العمل في العدد الأخير من Nature Physics.تنعكس الإلكترونات التي تطير من معدن عادي إلى موصل فائق تمامًا في شكل ثقوب (عادةً ما يوصف الإلكترون الغائب بأنه ثقب رباعي الجسيمات). تم هذا التنبؤ الرائع لأول مرة من قبل الفيزيائي الروسي البارز أ. أندرييف عام 1964 | كونستانتين بوريسوفيتش إيفتوف
المدير العلمي لمشروع "الظواهر الجماعية في المادة الكمومية" NUST "MISiS"
|
أصبحت ملاحظة هذا التأثير ممكنة مع تطور تقنية النانو وجذبت اهتمامًا كبيرًا من كل من المجربين والمنظرين ، حيث يتم استخدام الهياكل فائقة التوصيل في الأجهزة الإلكترونية. حاليًا ، يعد إنشاء صفائف من الجزر فائقة التوصيل هو الاتجاه الرئيسي في بناء كمبيوتر كمومي.ظهرت إمكانيات جديدة مع ظهور الجرافين ، وهو مادة ثنائية الأبعاد تتكون من ذرات الكربون. من أجل إنشائه ، حصل A. Geim و K. Novosyolov على جائزة نوبل في عام 2010. نظرًا لخصائصه غير العادية ، اكتسب الجرافين شعبية هائلة في السنوات الأخيرة ، ويعتبر واحدًا من أكثر المواد الواعدة لإلكترونيات أشباه الموصلات.ولكن ماذا لو تم استخدام الجرافين بدلاً من المعادن العادية في الاتصال مع الموصلات الفائقة؟ كيف ستنعكس الإلكترونات التي تحدث من الجرافين على سطح الموصل الفائق؟
في عام 2007 ، لاحظ العالم الهولندي K. Beyenakker في عمله النظري أن انعكاس Andreev في هذه الحالة يمكن أن يغير خصائصه بشكل كبير ، بحيث لا تنعكس الثقوب مرة أخرى ، ولكن بطريقة مرآة ، حيث ينعكس الضوء في المرآة. يحدث هذا التأثير بسبب الطيف الإلكتروني ثنائي النطاق من الجرافين. هاتان المنطقتان على اتصال في نقاط معينة ، وإذا كانت طاقة الإلكترون قريبة بما فيه الكفاية من هذه النقاط ، فمن الممكن أن يكون الإلكترون الساقط في المنطقة العليا وأن تكون الفتحة المنعكسة في الجزء السفلي. هذا بالضبط ما كان يجب أن يؤدي إلى صورة طبق الأصل.على الرغم من أن الاتصالات بين الجرافين والموصلات الفائقة قد تم تصنيعها بالفعل منذ عدة سنوات ، إلا أن ملاحظة انعكاس أندرييف كانت مهمة شاقة ، حيث كانت هناك حاجة إلى أنظمة الجرافين النقية للغاية. جعل إنشاء اتصالات عالية الجودة بين الجرافين والسيلينايد فائقة التوصيل من النيوبيوم وعينات الجرافين فائقة النقاء من الممكن في نهاية المطاف مراقبة انعكاس أندرييف.أجريت التجربة بشكل أساسي في جامعة كولومبيا في نيويورك بدعم من جامعة برينستون والمعهد الوطني لعلوم المواد في اليابان. تمت مقارنة البيانات التجريبية مع نتائج الحساب النظري الذي أجراه كونستانتين إيفيتوف (مدير المشروع في إطار برنامج أفضل 100) خلال عمله في NUST “MISiS”. سمح لنا الاتفاق الجيد بين النظرية والتجربة أن نخلص إلى أنه هو بالضبط انعكاس Andreev الذي لوحظ.تم الإبلاغ عن نتائج العمل من قبل أحد مؤلفي العمل ، Dmitry Efetov (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) في مؤتمر "الموصلية الفائقة والمغناطيسية" ، الذي عقد في NUST "MISiS" في سبتمبر 2015 كجزء من برنامج 5-100 الأعلى.
كان الهدف الرئيسي من التجربة هو ملاحظة التأثير الأساسي. ولكن ، كما يحدث في كثير من الأحيان ، يمهد تطوير التقنيات اللازمة لإجراء البحوث الطريق لإنشاء أجهزة جديدة. في الوقت الحاضر ، يتم تعيين آمال كبيرة في بناء الكوبتات (العناصر الأساسية في الكمبيوتر الكمومي) إلى "الإرسال" - اتصالات جوزيفسون المتصلة بالتوازي مع المكثفات. وصلات جوزيفسون هي موصلات فائقة التوصيل مترابطة بواسطة عازل أو معدن عادي. لبناء الكيوبت ، على سبيل المثال ، تؤخذ أسلاك أشباه الموصلات التي توفر اتصالات جيدة مع الموصلات الفائقة كمواد ربط. امكانية تصنيع اتصالات عالية الجودة بين الجرافين والموصل الفائق ، تحقق في العمل ،يجعل من الممكن إنتاج الإرسال على أساس الموصلات الفائقة المتصلة بواسطة الجرافين. Source: https://habr.com/ru/post/ar390439/
All Articles