В квантовом мире спины могут располагаться более экзотическими способами, вызывая фрустрированные состояния и запутанные магниты. Интересно, что свойство, подобное вращению, известное как «долина», проявляется в графеновых материалах. Эта уникальная особенность дала начало области долинтроники, цель которой – использовать свойство долины для новой физики и обработки информации, во многом так же, как спинтроника полагается на чистую физику спина.
«Valleytronics потенциально позволит кодировать информацию в степени свободы квантовой долины, подобно тому, как электроника делает это с зарядом, а спинтроника со спином.- объясняет профессор Хосе Ладо с факультета прикладной физики Аалто, один из авторов работы. Более того, устройства Valleytronic предлагают резкое увеличение скорости обработки по сравнению с электроникой и гораздо более высокую устойчивость к шуму магнитного поля по сравнению с устройствами спинтроники.’
Конструкции из повернутых ультратонких материалов обеспечивают богатую твердотельную платформу для разработки новых устройств.
В частности, недавно было показано, что слегка скрученные слои графена обладают захватывающими нетрадиционными свойствами, которые в конечном итоге могут привести к созданию нового семейства материалов для квантовых технологий. Эти нетрадиционные состояния, которые уже исследуются, зависят от электрического заряда или спина. Остается открытым вопрос, может ли долина привести к собственной семье захватывающих состояний.
Изготовление материалов для Valleytronics
Для этой цели оказалось, что обычные ферромагнетики играют жизненно важную роль, продвигая графен в области физики долин. В недавней работе Ph.D. студент Тобиас Вольф, вместе с профессорами. Одед Зильберберг и Джанни Блаттер из ETH Zurich и проф.
Хосе Ладо из Университета Аалто показал новое направление коррелированной физики в магнитных ван-дер-ваальсовых материалах.
Команда показала, что размещение двух слегка повернутых слоев графена между ферромагнитным изолятором обеспечивает уникальные условия для новых электронных состояний. Комбинация ферромагнетиков, технологии твиста графена и релятивистских эффектов заставляет свойство «долины» доминировать над поведением электронов в материале. В частности, исследователи показали, как эти состояния только долин могут быть настроены электрически, обеспечивая платформу материалов, на которой могут быть созданы состояния только долин.
Основанная на недавнем прорыве в спинтронике и материалах Ван-дер-Ваальса, физика долин в магнитных скрученных мультислоях Ван-дер-Ваальса открывает дверь в новую область коррелированной скрученной долинтроники.
Демонстрация этих состояний представляет собой отправную точку к новым экзотическим состояниям запутанной долины.Профессор Ладо сказал: «В конечном итоге инженерия этих состояний долины может позволить реализовать жидкости с квантовыми запутанными долинами и фракционные состояния Холла с квантовыми долинами. Эти два экзотических состояния материи еще не были обнаружены в природе и откроют захватывающие возможности для создания потенциально новой платформы на основе графена для топологических квантовых вычислений.’