Aalto-yliopiston tutkijat ovat toteuttaneet keinotekoisia materiaaleja, joiden elektronisia ominaisuuksia on muunnettu. Tutkijat ovat onnistuneet liikuttamalla yksittäisiä atomeja, luomaan atomihiloja, joilla on ennalta määritelty sähkövaste.
Aalto-yliopiston tutkijoiden mukaan materiaalin elektronisia ominaisuuksia on mahdollista muuntaa atomirakennetta muokkaamalla ja siten luoda uusia, keinotekoisia materiaaleja.
Keinotekoiset materiaalit luotiin järjestelemällä kloorivakansseja kuparikiteen pinnalla tunnelointimikroskooppia (STM) käyttäen neljän kelvinasteen (–269°C) lämpötilassa.
”Atomirakenne määrittelee tietysti sähköiset ominaisuudet myös oikeissa materiaaleissa, mutta keinotekoisten materiaalien kohdalla hallitsemme rakennetta täysin. Periaatteessa voisimme ottaa kohteeksi minkä tahansa elektronisen ominaisuuden ja toteuttaa sen kokeellisesti”, toteaa tekniikan tohtori Robert Drost, joka toteutti kokeet Aalto-yliopistossa.
Atominkokoamismenetelmäänsä käyttämällä tutkijaryhmä todisti, että sähköistä rakennetta voidaan hallita rakennetuissa atomihiloissa luomalla kaksi erilaista keinotekoista rakennetta.
Tämä lähestymistapa ei kuitenkaan rajoitu tutkijaryhmän valitsemaan kloorijärjestelmään. Samaa menetelmää voidaan soveltaa moniin pinta- ja nanotieteen tunnettuihin järjestelmiin. Se voidaan jopa mukauttaa mesoskooppisiin järjestelmiin, kuten kvanttipisteisiin, joita kontrolloidaan litografisten prosessien avulla.
”Topologisten kvanttimateriaalien tutkimus on yksi nykyfysiikan aktiivisimmista tutkimusaiheista. Tutkimustuloksemme osoittavat, että ala on kehittynyt siihen pisteeseen, että aineen eksoottisia faaseja voidaan suunnitella ja valmistaa keinotekoisesti”, akatemiatutkija Teemu Ojanen selittää.
Tutkimus toteutettiin Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan laitoksella, ja tutkimusryhmät kuuluvat Suomen Akatemian Matalien lämpötilojen kvantti-ilmiöiden ja komponenttien huippuyksikköön (LTQ) sekä Laskennallisen nanotieteen yksikköön (COMP).
Tutkimuksen rahoittivat Aalto-yliopiston Centre for Quantum Engineering (CQE), Suomen Akatemia ja Euroopan tutkimusneuvosto (ERC). Konsortioiden rahoitushakemukset jatkotutkimusta varten ovat parhaillaan vireillä.
LISÄÄ: Robert Drost, Teemu Ojanen, Ari Harju ja Peter Liljeroth: Topological states in engineered atomic lattices. Nature Physics 2017. DOI: 10.1038/NPHYS4080 (LINKKI) ja video (LINKKI, Youtube).
Kuva: Tunnelointimikroskoopin (STM) kärki tarkoituksella liikutettujen klooriatomien yllä. Tutkijat ovat onnistuneet yksittäisiä atomeja liikuttamalla järjestämään vakansseja yhdessä klooriatomikerroksessa. Samalla tavoin he ovat myös luoneet atomihiloja, joilla on ennalta määritelty sähkövaste. Kuva Ella Maru Studio.
Uusimmat teknologiauutiset kätevästi uutiskirjeessä – kerran viikossa (LINKKI).
LUE – UUTTA – LUE – UUTTA – LUE – UUTTA
Uusi ammattilehti huipputekniikan kehittäjille – Lue ilmaiseksi!
https://issuu.com/uusiteknologia.fi/docs/2_2016