Силицен - конкурент графену в области наноматериалов.

Графен, самая большая знаменитость в области наноматериалов, в самое ближайшее время столкнется с новым конкурентом. Этим материалом станет силицен, материал в виде одноатомной пленки, но на этот раз из кремния. На встрече Американского физического общества, состоявшейся в Далласе 24 марта 2011 года, физик Антуан Флеренс (Antoine Fleurence) из института науки и технологий в Ишикаве, Япония, представил новый материал и подробно описал технологию его получения.

Антуан Флеренс и его коллеги выращивали листы силицена на поверхности керамической подложки из диборида циркония. Сделанная затем рентгенография показала, что новый материал имеет такую же шестигранную сотовую структуру, как и графен. Но впервые силиценовую пленку удалось получить не японцам, еще в прошлом году Ги Ле Лэ, физику из университета Прованса в Марселе, Франция, удалось вырастить на поверхности серебряного кристалла полосы силицена, шириной 1.6 нанометра.

Данные, опубликованные японцами и группой Ле Лэ, указывают на то, что помимо похожей структуры, графен и силицен обладают рядом и других сходных свойств, в том числеи электрических. Но в исследованиях, проведенных французскими учеными, не было возможности изучить электрические свойства нового материала, ведь пленка была выращена на поверхности серебра, которое является электрическим проводником. Но изоляционная подложка, на которой были выращены листы силицена японскими учеными, даетвозможность ученым сделать прямые исследования электрических свойств нового материала и определить, работают ли те же самые квантовые эффекты, которые дают стользамечательные свойства графену.

Даже если новый материал, силицен, и будет обладать свойствами, подобными свойствам графена, то он вряд ли сможет стать ему достойным конкурентом. Это будет определяться сложностью и дороговизной процесса его производства, в отличие от процесса производства графена. Ведь известно, что российские ученые, которые получили Нобелевскую премию 2010 года в области физики, получили графен, используя лоскут изоленты и графитовый стержень простого карандаша.

Источник

10миллиардов пар частиц были связаны единственным радиочастотным импульсом.

Связанные или запутанные частицы обладают уникальной способностью передавать квантовое состояние от одной частицы к другой, невзирая наразделяющее их расстояние.Именно эта способность используется при так называемойквантовой телепортации,передающей на расстояние не материальные объекты, а информацию. В большинстве экспериментов ученые используют в качестве связанных частиц фотоны, которые легко связать, но их призрачная связь недолговременна, она существует в пределах несколько тысячных долей секунды. Лучше это дело обстоит с полупроводниковыми материалами, связанные атомы которых могут удерживать связь до нескольких секунд времени. И, именно используя кремний, легированный фосфором,ученым удалось получить одновременно около 10 миллиардов пар связанных частиц,используя лишь короткий импульс радиочастотного излучения. При этом, процесс связывания затронул 98 процентов всех частиц, способных связаться в пары. Несмотря на то, что еще не до конца разработаны методики записи и считывания информации из связанных пар, процесс получения огромного количества связанных частиц становится большим шагом на пути реализации квантовых вычислений.

В качестве опытного материала ученые использовали куб из кремния, в кристаллическую решетку которого пыла внесена примесь атомов фосфора. Собственно ядро атома фосфора являлось одной половиной связанной пары. В качестве второй половины выступал общий электрон, связывающий фосфор с атомом кремния. Сначала ученые воздействовали на атомы вещества импульсами микроволнового излучения, что позволило возбудить эти частицы и упорядочить их квантовую ориентацию. После этого, применив короткий импульс более низкочастотного радиоизлучения, удалось связать или запутать эти пары частиц. Проведя анализ состояния частиц, ученые обнаружили, что связались 98процентов от общего числа частиц, которые могли связаться, а общее количество связанных пар превысило 10 миллиардов.

Конечно, массовое создание большого массива связанных частиц, являющихся квантовыми битами (qubits) и способных сохранить 2.5 гигабайта информации, является большим шагом к появлению квантовых компьютеров. Но не менее важными технологиями в этой области являются методы чтения, записи и обработки информации в квантовых битах, а именно эти технологии ученым предстоит еще разработать.

Источник