Forskere leder elektroner som lys ved hjælp af kulstofnanorør
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Forskere leder elektroner som lys ved hjælp af kulstofnanorør

Med en elektrisk spænding påtrykt kulstofnanorøret (øverst) induceres et elektrostatisk potentiale i det underliggende grafenlag, som kan holde elektroner indfanget på samme måde, som fotoner kan holdes indfanget i en optisk fiber. Det elektriske potentiale er her illustreret som en fordybning i grafenlaget - i virkeligheden er laget fuldstændigt fladt. Illustration: A. Cheng, J. Cheng, J. Mok, J. Stel/Harvard University

Skal man sende kvanteinformation fra et sted til et andet, er fotoner og en optisk fiber en god kombination.

Elektroner er i princippet lige så velegnede til at bære kvanteinformation, man da man ikke hidtil har kunnet sende elektroner enkeltvis over længere afstande, uden det har været forbundet med høje tab eller forvrængninger, har de ikke være velegnede til opgaven.

En ny form for bølgeleder for elektroner udviklet af Jean-Damien Pillet fra Ecole Polytechnique i Paris i samarbejde med forskere fra Harvard University i USA og Japans nationale institut for materialevidenskab kan nu rette op på det problem.

Forskerne har i en artikel i Physical Review Letters vist, at de kan lede elektroner i en snæver bane langs et grafenlag, som befinder sig nogle få nanometer under et kulstofnanorør, hvor der er påtrykt en elektrisk spænding.

Kulstofnanorøret har en diameter på ca. en nanometer. Med en spændingsforskel omkring en volt mellem kulstofnanorør og grafenlag vil dette inducere et elektrostatisk potentiale med en bredde omkring 10 nanometer i grafenlaget med en energiforskel på omkring 0,1 elektronvolt i midten af denne bølgeleder i forhold til området udenfor.

Første skridt på vejen

Denne konfiguration løser en lang række problemer, der har været med andre former for bølgeledere for elektroner.

For det første kan den fremstilles som en single-mode-bølgeleder, som det også er tilfældet for visse typer af optiske fibre. Det er nødvendigt for, at man skal forhindre, at elektroner utilsigtet vil hoppe mellem forskellige bølgetyper (modes) inde i bølgelederen.

For det andet kan kan den holde godt fast på elektronerne, så de ikke lækker ud.

I forsøgene har bølgelederen kun haft en længde på 500 nm.

Det skal øges op til omkring mikrometerskala, hvis man eksempelvis skal bruge den til at bygge meget følsomme elektron-interferometre eller rekonfigurerbare kredsløb, forklarer David Goldhaber-Gordon fra Stanford University til physics.aps.org.

Forsøgene er udført ved en temperatur på 1,6 kelvin, men bølgelederen burde også virke med stuetemperatur, skriver forskerne i deres artikel. Men det skal testes, før man kan være sikker herpå.

David Goldhaber-Gordon mener dog, at der er tale om en smart tænkt og smart udført bølgeleder. Så måske har vi nu fundet den elektroniske pendant til den optiske fiber.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten