ננוטכנולוגיה עכשיו - הודעה לעיתונות: בשיטה ניסויית חדשה, חוקרים בודקים את מבנה הספין בחומרים דו-ממדיים בפעם הראשונה: על ידי התבוננות במבנה הספין בגרפן "זווית קסם", צוות מדענים בראשות חוקרי אוניברסיטת בראון מצא פיתרון לאורך זמן -מחסום בעמידה בשדה של שניים

ננוטכנולוגיה עכשיו - הודעה לעיתונות: עם שיטה ניסויית חדשה, חוקרים בודקים את מבנה הספין בחומרים דו-ממדיים בפעם הראשונה: על ידי התבוננות במבנה הספין בגרפן "זווית קסם", צוות מדענים בראשות חוקרי אוניברסיטת בראון מצא פיתרון לאורך זמן -מחסום עמידה בשדה שתיים

צומת המקור: 2653768

עמוד הבית > חדשות ועדכונים > With new experimental method, researchers probe spin structure in 2D materials for first time: By observing spin structure in “magic-angle” graphene, a team of scientists led by Brown University researchers have found a workaround for a long-standing roadblock in the field of two

By observing spin structure in “magic-angle” graphene, a team of scientists led by Brown University researchers have found a workaround for a long-standing roadblock in the field of two-dimensional electronics. CREDIT
Jia Li/Brown University
By observing spin structure in “magic-angle” graphene, a team of scientists led by Brown University researchers have found a workaround for a long-standing roadblock in the field of two-dimensional electronics. CREDIT Jia Li/Brown University

תקציר:
For two decades, physicists have tried to directly manipulate the spin of electrons in 2D materials like graphene. Doing so could spark key advances in the burgeoning world of 2D electronics, a field where super-fast, small and flexible electronic devices carry out computations based on quantum mechanics.

עם שיטה ניסויית חדשה, חוקרים בודקים לראשונה את מבנה הספין בחומרים דו-ממדיים: על ידי התבוננות במבנה הספין בגרפן "זווית קסם", צוות מדענים בראשות חוקרי אוניברסיטת בראון מצא פתרון לחסימה ארוכת שנים בתחום של שניים

Providence, RI | Posted on May 12th, 2023

Standing in the way is that the typical way in which scientists measure the spin of electrons — an essential behavior that gives everything in the physical universe its structure — usually doesn’t work in 2D materials. This makes it incredibly difficult to fully understand the materials and propel forward technological advances based on them. But a team of scientists led by Brown University researchers believe they now have a way around this longstanding challenge. They describe their solution in a new study published in Nature Physics.

In the study, the team — which also include scientists from the Center for Integrated Nanotechnologies at Sandia National Laboratories, and the University of Innsbruck — describe what they believe to be the first measurement showing direct interaction between electrons spinning in a 2D material and photons coming from microwave radiation. Called a coupling, the absorption of microwave photons by electrons establishes a novel experimental technique for directly studying the properties of how electrons spin in these 2D quantum materials — one that could serve as a foundation for developing computational and communicational technologies based on those materials, according to the researchers.

“Spin structure is the most important part of a quantum phenomenon, but we’ve never really had a direct probe for it in these 2D materials,” said Jia Li, an assistant professor of physics at Brown and senior author of the research. “That challenge has prevented us from theoretically studying spin in these fascinating material for the last two decades. We can now use this method to study a lot of different systems that we could not study before.”

The researchers made the measurements on a relatively new 2D material called “magic-angle” twisted bilayer graphene. This graphene-based material is created when two sheets of ultrathin layers of carbon are stacked and twisted to just the right angle, converting the new double-layered structure into a superconductor that allows electricity to flow without resistance or energy waste. Just discovered in 2018, the researchers focused on the material because of the potential and mystery surrounding it.

"הרבה מהשאלות העיקריות שהוצגו ב-2018 עדיין לא זכו לתשובה", אמרה ארין מוריסט, סטודנטית לתואר שני במעבדה של לי בבראון שהובילה את העבודה.

Physicists usually use nuclear magnetic resonance or NMR to measure the spin of electrons. They do this by exciting the nuclear magnetic properties in a sample material using microwave radiation and then reading the different signatures this radiation causes to measure spin.

The challenge with 2D materials is that the magnetic signature of electrons in response to the microwave excitation is too small to detect. The research team decided to improvise. Instead of directly detecting the magnetization of the electrons, they measured subtle changes in electronic resistance, which were caused by the changes in magnetization from the radiation using a device fabricated at the Institute for Molecular and Nanoscale Innovation at Brown. These small variations in the flow of the electronic currents allowed the researchers to use the device to detect that the electrons were absorbing the photos from the microwave radiation.

The researchers were able to observe novel information from the experiments. The team noticed, for instance, that interactions between the photons and electrons made electrons in certain sections of the system behave as they would in an anti-ferromagnetic system — meaning the magnetism of some atoms was canceled out by a set of magnetic atoms that are aligned in a reverse direction.

The new method for studying spin in 2D materials and the current findings won’t be applicable to technology today, but the research team sees potential applications the method could lead to in the future. They plan to continue to apply their method to twisted bilayer graphene but also expand it to other 2D material.

"זהו ערכת כלים מאוד מגוונת שאנו יכולים להשתמש בה כדי לגשת לחלק חשוב מהסדר האלקטרוני במערכות המתואמות הללו ובאופן כללי כדי להבין כיצד אלקטרונים יכולים להתנהג בחומרים דו-ממדיים," אמרה מוריסט.

The experiment was carried out remotely in 2021 at the Center for Integrated Nanotechnologies in New Mexico. Mathias S. Scheurer from University of Innsbruck provided theoretical support for modeling and understanding the result. The work included funding from the National Science Foundation, the U.S. Department of Defense and the U.S. Department of Energy’s Office of Science.

####

לקבלת מידע נוסף, לחץ על כאן

ליצירת קשר:
חואן סילייזאר
אוניברסיטת בראון
Office: 401-863-3766

Copyright © Brown University

אם יש לך תגובה בבקשה צרו קשר שלנו.

מנפיקי מהדורות חדשות, לא 7th Wave, Inc. או Nanotechnology Now, אחראים בלעדית לדיוק התוכן.

הפוך:
טָעִים מְאוֹד Digg Newsvine Google יאהו reddit מגנוליאקום פרל פייסבוק

קישורים קשורים

כותרת המאמר

עיתונות חדשות קשורה

2 חומרים ממדיים

חוקר רנסלר משתמש בבינה מלאכותית כדי לגלות חומרים חדשים למחשוב מתקדם טרבור רון משתמש בבינה מלאכותית כדי לזהות מגנטים דו מימדיים של ואן דר ואלס ה- 12 במאי, 2023

פריצת דרך במאפיינים האופטיים של MXenes - מבנים הטרו-ממדיים דו מימדיים מספקים רעיונות חדשים ה- 12 במאי, 2023

הגרפן גדל - ואנחנו יכולים לראות את זה במרץ 24th, 2023

HKUMed ממציאה יריעות ננו אנטיבקטריאליות דו-ממדיות (2D) חדשניות המגיבות לאולטרסאונד כדי לטפל ביעילות בזיהום ברקמת העצם במרץ 24th, 2023

חדשות ומידע

מחקר מוכיח ש-Ta2NiSe5 אינו מבודד אקציטוני צוות מחקר בינלאומי מיישב את הוויכוח בן העשור סביב המקור המיקרוסקופי של שבירת סימטריה בגבישים בתפזורת ה- 12 במאי, 2023

כתיבה ישירה בלייזר של חיישני לחות גמישים המבוססים על מתכת נוזלית Ga2O3 ה- 12 במאי, 2023

פריצת דרך במאפיינים האופטיים של MXenes - מבנים הטרו-ממדיים דו מימדיים מספקים רעיונות חדשים ה- 12 במאי, 2023

גרפין / גרפיט

ספין-אאוט של גרפן מנצ'סטר חותמת על עסקה שמשנה את המשחק של מיליארד דולר כדי לעזור להתמודד עם אתגרי הקיימות העולמיים: עסקה מובילה למסחור של גרפן ה-14 באפריל, 2023

הגרפן גדל - ואנחנו יכולים לראות את זה במרץ 24th, 2023

הממשלה - חקיקה / תקנה / מימון / מדיניות

חוקרים ב-Purdue מגלים שתמונות מוליכות-על הן למעשה פרקטלים תלת-ממדיים ומונעי הפרעות ה- 12 במאי, 2023

מיתוג אופטי במהירויות שיא פותח דלת לאלקטרוניקה ומחשבים מהירים במיוחד, מבוססי אור: במרץ 24th, 2023

זחל רובוט מדגים גישה חדשה לתנועה לרובוטיקה רכה במרץ 24th, 2023

סריג מוליכים למחצה מתחתן עם אלקטרונים ומומנטים מגנטיים במרץ 24th, 2023

עתידיים אפשריים

חוקרים ב-Purdue מגלים שתמונות מוליכות-על הן למעשה פרקטלים תלת-ממדיים ומונעי הפרעות ה- 12 במאי, 2023

כתיבה ישירה בלייזר של חיישני לחות גמישים המבוססים על מתכת נוזלית Ga2O3 ה- 12 במאי, 2023

פריצת דרך במאפיינים האופטיים של MXenes - מבנים הטרו-ממדיים דו מימדיים מספקים רעיונות חדשים ה- 12 במאי, 2023

תא אלקטרוכימי פרוסקיט בעיצוב חדשני לפליטת אור וזיהוי אור ה- 12 במאי, 2023

טכנולוגיית שבבים

חוקר רנסלר משתמש בבינה מלאכותית כדי לגלות חומרים חדשים למחשוב מתקדם טרבור רון משתמש בבינה מלאכותית כדי לזהות מגנטים דו מימדיים של ואן דר ואלס ה- 12 במאי, 2023

מחקר מוכיח ש-Ta2NiSe5 אינו מבודד אקציטוני צוות מחקר בינלאומי מיישב את הוויכוח בן העשור סביב המקור המיקרוסקופי של שבירת סימטריה בגבישים בתפזורת ה- 12 במאי, 2023

כתיבה ישירה בלייזר של חיישני לחות גמישים המבוססים על מתכת נוזלית Ga2O3 ה- 12 במאי, 2023

פריצת דרך במאפיינים האופטיים של MXenes - מבנים הטרו-ממדיים דו מימדיים מספקים רעיונות חדשים ה- 12 במאי, 2023

תגליות

מחקר מוכיח ש-Ta2NiSe5 אינו מבודד אקציטוני צוות מחקר בינלאומי מיישב את הוויכוח בן העשור סביב המקור המיקרוסקופי של שבירת סימטריה בגבישים בתפזורת ה- 12 במאי, 2023

כתיבה ישירה בלייזר של חיישני לחות גמישים המבוססים על מתכת נוזלית Ga2O3 ה- 12 במאי, 2023

פריצת דרך במאפיינים האופטיים של MXenes - מבנים הטרו-ממדיים דו מימדיים מספקים רעיונות חדשים ה- 12 במאי, 2023

תא אלקטרוכימי פרוסקיט בעיצוב חדשני לפליטת אור וזיהוי אור ה- 12 במאי, 2023

הודעות

מחקר מוכיח ש-Ta2NiSe5 אינו מבודד אקציטוני צוות מחקר בינלאומי מיישב את הוויכוח בן העשור סביב המקור המיקרוסקופי של שבירת סימטריה בגבישים בתפזורת ה- 12 במאי, 2023

כתיבה ישירה בלייזר של חיישני לחות גמישים המבוססים על מתכת נוזלית Ga2O3 ה- 12 במאי, 2023

פריצת דרך במאפיינים האופטיים של MXenes - מבנים הטרו-ממדיים דו מימדיים מספקים רעיונות חדשים ה- 12 במאי, 2023

תא אלקטרוכימי פרוסקיט בעיצוב חדשני לפליטת אור וזיהוי אור ה- 12 במאי, 2023

ראיונות / ביקורות ספרים / מאמרים / דוחות / פודקאסטים / כתבי עת / מאמרים לבנים / פוסטרים

חוקרים ב-Purdue מגלים שתמונות מוליכות-על הן למעשה פרקטלים תלת-ממדיים ומונעי הפרעות ה- 12 במאי, 2023

כתיבה ישירה בלייזר של חיישני לחות גמישים המבוססים על מתכת נוזלית Ga2O3 ה- 12 במאי, 2023

פריצת דרך במאפיינים האופטיים של MXenes - מבנים הטרו-ממדיים דו מימדיים מספקים רעיונות חדשים ה- 12 במאי, 2023

תא אלקטרוכימי פרוסקיט בעיצוב חדשני לפליטת אור וזיהוי אור ה- 12 במאי, 2023

צבאי

ניסוי חדש מתרגם מידע קוונטי בין טכנולוגיות בצעד חשוב עבור האינטרנט הקוונטי במרץ 24th, 2023

מיתוג אופטי במהירויות שיא פותח דלת לאלקטרוניקה ומחשבים מהירים במיוחד, מבוססי אור: במרץ 24th, 2023

סריג מוליכים למחצה מתחתן עם אלקטרונים ומומנטים מגנטיים במרץ 24th, 2023

הפוך אותם לדקים מספיק, וחומרים אנטי-פרואלקטריים הופכים לפרו-אלקטריים ה-10 בפברואר, 2023

בול זמן:

עוד מ ננוטכנולוגיה עכשיו חדשות אחרונות

ננוטכנולוגיה עכשיו - הודעה לעיתונות: חשיפת הריקוד הקוונטי: ניסויים חושפים את הקשר של דינמיקה רטט ואלקטרונית: צימוד של דינמיקה אלקטרונית וגרעונית מתגלה במולקולות עם לייזרים וקרני רנטגן מהירים במיוחד

צומת המקור: 2788116
בול זמן: יולי 27, 2023