Campi Dipendenti Dal Tempo per una Nuova Razza adi Nanodevices Basato a carbonio

al contrario E.F. Foa Torres

Dott. Luis E.F. Foa Torres
Instituto de Física Enrique Gaviola (FaMAF - CONICET), Università Nazionale di Córdoba, Córdoba, Argentina.
Autore Corrispondente: lfoa@famaf.unc.edu.ar

Introduzione

Primo Maggio di 1893 dovrebbe essere un giorno amaro per Thomas Edison. Quel giorno, la Fiera del Mondo di Chicago, una di più grandi esposizioni internazionali mai, è stato aperto ufficialmente al pubblico. L'evento ha caratterizzato un'ampia area delle mostre elettriche alimentate dalle correnti alternate (ac) fornite dai concorrenti di Edison. Dell'ultimo minuto di Edison impedire l'uso delle lampadine aveva fallito ed il pubblico poteva apprezzare per la prima volta i vantaggi delle correnti alternate. Non ha catturato molto lungamente finché il CA definitivo non dominasse sopra le sorgenti (dc) a corrente continua di supporto da Edison, quindi tenendo conto le reti elettriche più lunghe, scintillante un giro di motore che ha cambiato per sempre il nostro mondo.

Tuttavia, molti apparecchi compreso gli apparecchi elettronici abbiamo oggi corrente continua di uso principalmente. Qualche Cosa Di simile si presenta con le unità esaminarici al disgaggio di nanometro: Con alcune eccezioni [1,2], la maggior parte di attenzione è stata prestata ai nanodevices nelle circostanze di CC. Ma qualcosa iniziato per cambiare negli ultimi anni e una ricchezza dei fenomeni che comprendono l'uso dei campi dipendenti dal tempo, quali le tensioni del portone di CA o i laser, hanno cominciato fiorire qua e là [3], aggiungendo un'intera nuova dimensione delle possibilità. In questa nota sommaria proverò a convincervi che ci siano buoni motivi che rendono l'uso dei campi dipendenti dal tempo al nanoscale attraente ed a volte unico. A tale estremità userò alcuni esempi dalla mia propria ricerca, ma prima quello introdurrò alcuni fatti circa i nostri materiali preferiti del nanoscale: nanotubes del carbonio [4] e graphene [5].

I beni di questi materiali sono in molti riguardi molto simili, graphene che è il più giovane cugino bidimensionale dei nanotubes del carbonio. Si allineano fra i migliori materiali conduttivi [4,5,6], il calore di comportamento meglio di qualunque altro materiale su terra [7] con una conducibilità termica circa di 5x103 W/mK per graphene (circa dieci volte quello di rame) e mostrano la concentrazione meccanica eccezionale [8] (con una resistenza alla rottura circa 200 volte che di acciaio). I nanotubes del Carbonio per esempio, mostrano in modo anomalo la sensibilità bassa dalla alla retrodiffusione indotta da disordine e sono molto robusti dalla alla retrodiffusione indotta da acustica con i cammini liberi medi anelastici sull'ordine del micrometro [9] in un regime quale estendono fino alle tensioni di polarizzazione sull'ordine delle energie ottiche di fonone (approssimi a. MeV 200) quando altri meccanismi prendparteono a gioco che piombo alla saturazione corrente [10-12]. Le Domande di cassa dei nanotubes variano dai transistor [13] che approfittano di alte mobilità di elettrone (che permetterebbero che anche noi triplichiamo la frequenza dei microprocessori) ad un futuro di promessa mentre una sostituzione di ottimo rendimento per rame nel nanoscale collega [14,15].

Con questi a materiali basati a carbonio in mente, la nostra visione è che i campi di CA potrebbero essere usati per il raggiungimento del controllo della risposta elettrica (corrente e disturbo) come pure della dissipazione di calore ed esegue le funzioni utili che potrebbero piombo ad una nuova razza alle delle unità basate a carbonio. Al centro di questa visione è il fatto che a causa della loro dimensionalità diminuita e coerenza eccezionale degli elettroni, questi materiali offrono ad un'arena eccezionale per la sintonizzazione dell'interazione fra una struttura elettronica unica, i parametri moventi ed i trattamenti anelastici indotti dai campi di CA [16]. In quanto segue, questo sarà illustrato con alcuni esempi dalla nostra propria ricerca.

Controllo della Conduttanza e del Disturbo in a Risuonatori Basati a carbonio

Applicandosi un portone di CA ad un'unità del nanoribbon del nanotube o del graphene del carbonio, i nuovi parametri prendparteono alla cacciagione: la frequenza e l'ampiezza moventi. Sintonizzando questi parametri, abbiamo indicato che è possibile raggiungere il controllo sopra la corrente e le sue fluttuazioni [17,18]. “Diami la risposta desiderata e vi dirò la grandezza dei parametri moventi necessari per ottenerla.„ L'Aggiunta del campo magnetico statico piombo ancora alle funzionalità più ricche [19].

Un Indicatore Luminoso sull'Orizzonte di Graphene? Intervalli di Banda Indotti Da Laser Di Sintonia

Malgrado la lista impressionante delle prospettive di promessa, il graphene ha un Tallone d'Achille: non ha un intervallo di banda, una volta che sta conducendolo non può essere spento. Ciò ostacola le applicazioni in apparecchi elettronici attivi in cui la capacità di passarla in funzione e a riposo è cruciale. In un articolo evidenziato recente, abbiamo riferito sulle prime simulazioni atomistiche della conduzione elettrica attraverso un campione micrometro di taglia del graphene illuminato da un giacimento del laser [20]. Le Nostre simulazioni indicano che un laser nell'mezzo infrarosso può aprire un intervallo di banda osservabile in questo materiale, quindi aprente la promessa indaga alle le unità optoelettroniche basate graphene.

Raggiungimento della Tensione della Corrente di CC Senza preconcetti con i Potenziali Dipendenti Dal Tempo

Una corrente continua (dc) richiede solitamente l'applicazione di una tensione di polarizzazione, senza tensione di polarizzazione applicata fra per esempio andato ed elettrodi giusti, nessun flussi della corrente. Tuttavia, nei sistemi al nanoscale una corrente di CC può essere generata anche a tendenziosità zero dovuto un effetto coerente di quantum chiamato pompaggio di quantum [21,22]. Originalmente, è stato pensato che il pompaggio di quantum richiesto almeno due potenziali dipendenti dal tempo (quali le tensioni del portone di CA applicate all'unità) ma [24] studi teorici [23] e sperimentali più recenti suggerisse che fosse effettivamente possibile raggiungerla con soltanto un campo di CA pure, quindi evitando l'ammasso connesso con i portoni supplementari. Inoltre, non avendo tensione di polarizzazione applicata fra gli elettrodi, una pompa di quantum ha potuto avere molto dissipazione di potere basso.

Finora, le pompe di quantum sono state fatte principalmente dei materiali semiconduttori tradizionali. Facendo Uso ai dei materiali basati a carbonio porterebbe molti vantaggi: più alta operazione di frequenza e la possibilità di avere contatti quasi perfetti, lasciante ci in un regime lontano da quello delle risonanze isolate e della conduttanza difficile esplorate solitamente. In Materia di molto interesse corrente [25,26], della nostra prova di contributi portare queste unità più vicino a realtà, sia [28] nei regimi (adiabatici) ad alta frequenza (non adiabatico) [27] che a bassa frequenza. Inoltre, il suo interesse intrinseco, queste unità ha potuto fornire una bugna su un genere differente di unità attive la dissipazione di energia bassa senza precedenti.


[1] V.I. Fal'ko e D.E. Khmelnitskii, Sov. Phys. JETP 68, 186 (1989).
[2] H.M. Pastawski, Phys. Rev. B 46, 4053 (1992); A.P. Jauho, N.S. Wingreen e Y. Meir, Phys. Rev. B 50, 5528 (1994).
[3] Per un esame ci riferiamo allo S. Kohler, J. Lehmann e P. Hänggi, Phys. Rappresentante. 406, 379 (2005).
[4] R. Saito, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus, Proprietà Fisiche di Carbonio Nanotubes (Stampa Imperiale dell'Istituto Universitario, Londra, 1998)
[5] A.K. Geim e K.S. Novoselov, Nazionale. Stuoia. 6, 183 (2007).
[6] J. - C. Charlier, X. Blase e S. Roche, Rev. Mod. Phys. 79, 677 (2007).
[7] A.A. Balandin, S. Ghosh, W. Bao, I. Calizo, D. Teweldebrhan, F. Miao e Chun Ning Lau, Lett Nano. 8, 902 (2008).
[8] C. Lee, X. Wei, J.W. Kysar, J. Hone, Scienza 321, 385 (2008).
[9] S. Roche, Jie Jiang, L.E.F. Foa Torres e R. Saito, J. Phys.: Condens. Materia 19, 183203 (2007).
[10] A. Javey et al., Phys. Rev. Lett. 92, 106804 (2004).
[11] L.E.F. Foa Torres e S. Roche, Phys. Rev. Lett. 97, 076804 (2006).
[12] L.E.F. Foa Torres, R. Avriller e S. Roche, Phys. Rev. B 78, 035412 (2008).
[13] A. Bachtold, P. Hadley, T. Nakanishi e C. Dekker, Scienza 294, 1317 (2001).
[14] H. Li, C. Xu e K. Banerjee, Progettazione di IEEE e Prova dei Computer 27, 20 (2010).
[15] J.C. Coiffic, M. Fayolle, S. Maitrejean, L.E.F. Foa Torres e H. Le Poche, Appl. Phys. Lett. 91, 252107 (2007).
[16] L.E.F. Foa Torres e G. Cuniberti, C.R. Physique 10, 297 (2009).
[17] L.E.F. Foa Torres e G. Cuniberti, Lettere 94, 222103 di Fisica Applicata (2009).
[18] C.G. Rocha, L.E.F. Foa Torres e G. Cuniberti, Rassegna Fisica B 81, 115435 (2010).
[19] C.G. Rocha, M. Pacheco, L.E.F. Foa Torres, G. Cuniberti ed A. Latgé, EPL 94, 47002 (2011).
[20] H.L. Calvo, H.M. Pastawski, S. Roche e L.E.F. Foa Torres, Appl. Phys. Lett. 98, 232103 (2011).
[21] B.L. Altshuler e L.I. Glazman, Scienza 283, 1864 (1999); P.W. Brouwer, Phys. Rev. B 58, R10135 (1998).
[22] Per un'introduzione molto piacevole a questi fenomeni ci riferiamo a: M. Büttiker e M. Moskalets, Lect. Note Phys. 690, 33 (2006).
[23] L.E.F. Foa Torres, Phys. Rev. B 72, 245339 (2005).
[24] B. Kaestner et al., Phys. Rev. B 77, 153301 (2008).
[25] R. Zhu e H. Chen, Appl. Phys. Lett. 95, 122111 (2009).
[26] E. Prada, P. San Jose e H. Schomerus, Phys. Rev. B 80, 245414 (2009); P. San Jose, E. Prada, S. Kohler, H. Schomerus, arxiv: 1103,5597.
[27] L.E.F. Foa Torres, H.L. Calvo, C.G. Rocha, G. Cuniberti, essere pubblicato.
[28] L.H. Ingaramo e L.E.F. Foa Torres, essere pubblicato.

Date Added: Jul 10, 2011 | Updated: Dec 12, 2013

Last Update: 12. December 2013 12:18

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