В графене удалось зарегистрировать дробный эффект Холла

Физикам впервые удалось обнаружить в графене дробный эффект Холла. По словам исследователей, новый результат делает двумерные листы графита материалом для электротехники будущего. Статья физиков появилась в журнале Nature, а ее краткое изложение приводит ScienceNOW.

Классический эффект заключается в следующем. Если взять кусок проводника и приложить к его концам разность потенциалов, то через него потечет ток. Поместив проводник в сильное магнитное поле, перпендикулярное ему, можно заметить, что поперек проводника также возникает разность потенциалов. При этом величина разности зависит от силы магнитного поля.

Если вместо проводника взять тонкий (в этом случае можно говорить, что электроны движутся в двух измерениях) полупроводник, то поперечное напряжение будет меняться скачками, величина которых определяется зарядом электрона. Если всю систему охладить почти до абсолютного нуля, то скачки становятся меньше и возникает дробный эффект Холла. Уменьшение "ступенек" вызвано тем, что вместо электронов в полупроводнике возникают квазичастицы с дробными электронными зарядами (например, 1/3). За открытие квантового эффекта Холла в 1985 году была присуждена Нобелевская премия.

Многие исследователи ожидали, что в графене должен проявляться квантовый эффект Холла, однако до недавнего времени его не удавалось обнаружить. В рамках новой работы исследователи зарегистрировали данный эффект.

По их словам, неудачи предыдущих опытов объяснялись наличием примесей в графене. Обычно этот материал получают в виде одноатомного слоя графита на подложке. Атомы подложки могут "вмешиваться" в гексогональную структуру материала. Чтобы избежать этого, ученые использовали совсем небольшие (размером около микрометра) куски графена, чтобы избежать засорения атомами с подложки.

По словам ученых, если удастся получить частицы с зарядом 5/2, они смогут создавать квантовые компьютеры на основе графена. Подобные компьютеры, теоретически, должны быть гораздо быстрее классических. В частности, совсем недавно ученым удалось создать алгоритм решения системы линейных уравнений для квантового компьютера.