澳大利亞墨爾本大學(xué)的研究人員在全球范圍內(nèi)首次以圖像形式揭示了電子在二維石墨烯材料中移動的方式，這對于研發(fā)下一代電子產(chǎn)品意義重大。該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)單原子厚度的材料中的電子的移動行為進(jìn)行成像，克服了現(xiàn)有的研究超薄材料的器件中的電流的方法的諸多限制。

墨爾本大學(xué)量子計算與通信技術(shù)中心(CQC2T)副主任勞埃德·霍倫伯格（Lloyd Hollenberg）教授說：“基于超薄材料的下一代電子設(shè)備，包括量子計算機(jī)，由于材料中的微小裂紋和缺陷影響電流很容易被破壞。Hollenberg領(lǐng)導(dǎo)的一個團(tuán)隊使用了一種特殊的量子探針，其基于僅在鉆石中發(fā)現(xiàn)的原子尺寸的“顏色中心”來對石墨烯中的電流進(jìn)行成像。該技術(shù)可用于了解各種新技術(shù)中的電子行為。

“觀察電流如何受到材料中的缺陷的影響，有益于研究人員進(jìn)一步提高現(xiàn)有新興技術(shù)的可靠性和性能。我們對此結(jié)果感到非常興奮，這意味著我們將能夠揭示由石墨烯及其他二維材料制備的量子計算設(shè)備中電流的微觀行為?！彼f。

墨爾本大學(xué)量子計算與通信技術(shù)中心（CQC2T）的研究人員在用于制造量子計算機(jī)的原子尺度的硅納米器件方面取得了很大的進(jìn)步，與石墨烯薄片類似，這些納米電子結(jié)構(gòu)基本上只有一個原子的厚度，這項(xiàng)新的觀測技術(shù)的成功意味著我們有潛力觀察電子如何在這樣的結(jié)構(gòu)中移動，并幫助我們今后了解量子計算機(jī)如何運(yùn)行。

除了用于了解控制量子計算機(jī)的納米電子技術(shù)，該技術(shù)還可以與2D材料一起用于開發(fā)下一代電子設(shè)備、儲能電池、柔性顯示器和生物化學(xué)傳感器等。

墨爾本大學(xué)CQC2T的Jean-Philippe Tetienne博士說：“該項(xiàng)技術(shù)功能非常強(qiáng)大但是操作相對簡單，這意味著它可以被很多其他學(xué)科的研究人員和工程師使用。

“使用電子移動產(chǎn)生的磁場是在物理學(xué)中早已不新鮮，但這項(xiàng)技術(shù)是在21世紀(jì)應(yīng)用的微型計算機(jī)上的一個新穎的實(shí)現(xiàn)。這項(xiàng)工作是金剛石基的量子感測和石墨烯研究人員之間的合作。他們專長的互補(bǔ)對于克服金剛石和石墨烯之間的技術(shù)問題至關(guān)重要。

墨爾本物理學(xué)院石墨烯研究員尼古拉·唐斯丘克（Nikolai Dontschuk）說：“在該項(xiàng)技術(shù)出現(xiàn)之前，沒有人能夠直接看到石墨烯中的電流發(fā)生了什么。

“制備一個將石墨烯與極其敏感的氮空位色心結(jié)合在一起的設(shè)備是非常有挑戰(zhàn)性的，但是我們的方法的一個重要優(yōu)點(diǎn)是它是非侵入性的和強(qiáng)壯的-這種方式感知而不破壞電流，“ 他說。

Tetienne解釋了團(tuán)隊如何使用金剛石對電流成像。他說：“我們的方法是在將綠色激光照在鉆石上，然后會看到色心對電子磁場的反應(yīng)產(chǎn)生的紅光?！薄巴ㄟ^分析紅光的強(qiáng)度，我們確定由電流產(chǎn)生的磁場，并能夠?qū)ζ溥M(jìn)行成像，從而間接看到材料缺陷的影響。

該研究結(jié)果發(fā)表在今天的“科學(xué)進(jìn)步”雜志上。