【MXSPS-385】マキシング半期ベスト10時間 ～2014年下半期編～ 磁蝴蝶：科学家揭开下一代量子材料的冲破性联想见地
发布日期：2024-07-27 07:07 点击次数：51
新加坡国立大学的盘考东说念主员创造了一种新的蝴蝶方式的磁性纳米石墨烯【MXSPS-385】マキシング半期ベスト10時間 ～2014年下半期編～，不错通过更好地松手电子自旋和延伸量子比特的关系时间来改善量子预备。
新加坡国立大学（NUS）的盘考东说念主员公布了下一代碳基量子材料的冲破性联想见地。他们创造了一种轻细的、蝴蝶方式的磁性纳米石墨烯，具有高度有关的自旋，展示了量子信息工夫卓越的纷乱后劲。
磁性纳米石墨烯是一种由石墨烯分子构成的轻细结构，由于碳原子π轨说念上特定电子的步履而阐扬出不凡的磁性。与使用重金属制造的传统磁性材料不同，碳的π电子起着私有的作用。在传统磁性材料中，来自d轨说念或f轨说念的不同类型的电子齐参与其中。通过在纳米范例上精准联想这些碳原子的陈列，不错终了对这些私有电子步履的松手。
这使得纳米石墨烯在制造极小磁铁和制造量子预备机发展所必需的基本组件（称为量子比特或量子位）方面绝顶有远景。在快速启动的同期，高质料的量子比特需要在较长的时间内保抓其量子态，即关系时间。无人不晓，碳基材料不错延伸自旋量子比特的关系时间，因为它们具有两种私有的性质：弱自旋轨说念和超邃密无比耦合，不错灵验地凝视电子自旋的退关系。
由新加坡国立大学化学系和功能智能材料盘考所的LU Jiong副素养率领的盘考小组，与新加坡国立大学化学系的Jishan WU素养以及海外互助者悉数，竖立了一种联想和制造大型统统交融的蝴蝶形磁性纳米石墨烯的要领。这种私有的结构有四个相同蝴蝶翅膀的圆形三角形，每个翅膀上齐有一个未配对的π电子，风雅不雅察到的磁性。这一建设归功于纳米结构石墨烯中π-电子收罗的原子精准联想。
LU Jiong副素养说：“磁性纳米石墨烯是一种由熔融苯环构成的轻细分子，由于其化学上的多功能性和较长的自旋关系时间，它当作下一代量子材料具有流弊的远景，不错承载迷东说念主的量子自旋。但是，在这么的系统中创建多个高度纠缠的自旋，关于构建可扩张和复杂的量子收罗来说是一项贫穷而又必弗成少的任务。”
这一首要建设源于合成化学家、材料科学家和物理学家之间的密切互助，其中包括来自布拉格捷克科学院的Pavel Jelinek素养和Libor Vei博士。
这项盘考的冲破最近发表在科学杂志《当然化学》上。
具有高纠缠自旋的新一代磁性纳米石墨烯
纳米石墨烯的磁性频繁开首于其特等电子的陈列，称为π电子，或它们互相作用的强度。但是，很难使这些性质悉数使命以产生多个有关的自旋。此外，纳米石墨烯主要阐扬出单一的磁律例，其中自旋陈列在合并方针（铁磁性）或违反方针（反铁磁性）。
盘考东说念主员竖立了一种新式磁性纳米石墨烯来克服这些挑战。他们创造了一种纳米石墨烯，具有铁磁性和反铁磁性，具有蝴蝶方式，由四个较小的三角形在中心组合成一个菱形，尺寸约为3纳米。
为了制造这种蝴蝶纳米石墨烯，盘考东说念主员当先通过传统的溶液化学联想了一种特等的分子前体。该先行者体随后被用于在真空环境下进行的新式固相化学响应 —— 名义合成。这种要领使盘考东说念主员鲁莽在原子水平上精准地松手纳米石墨烯的方式和结构。
这种蝴蝶纳米石墨烯的一个真谛之处在于它有四个未配对的π电子，其自旋主要在“翅膀”区域离域并纠缠在悉数。盘考东说念主员使用带有镍烯顶端的超冷扫描探针显微镜当作原子范例自旋传感器，测量了蝴蝶纳米石墨烯的奇特磁性。这一冲破不仅搞定了现存的挑战，况且为在最小范例上精准松手磁性斥地了新的可能性，导致量子材料盘考取得了令东说念主粗鲁的进展。
“从这项盘选取获取的观点【MXSPS-385】マキシング半期ベスト10時間 ～2014年下半期編～，为创造具有联想量子自旋架构的新一代有机量子材料铺平了说念路。瞻望往常，咱们的方针是在单分子水平上测量自旋能源学和关系时间，并对这些纠缠自旋进行关系独揽。这代表着朝着终了更强劲的信息处理和存储能力迈出了流弊的一步。”