నవల గ్రాఫేన్ రిబ్బన్‌లు క్వాంటం టెక్నాలజీలను అభివృద్ధి చేయడానికి సిద్ధంగా ఉన్నాయి

ఆవిష్కరణలో జానస్ జిఎన్ఆర్ (జెజిఎన్ఆర్) అనే నవల రకం గ్రాఫేన్ నానోరిబ్బన్ (జిఎన్ఆర్) ఉంటుంది. మెటీరియల్ ప్రత్యేకమైన జిగ్‌జాగ్ అంచుని కలిగి ఉంది, ప్రత్యేక ఫెర్రో అయస్కాంత అంచు స్థితిని అంచులలో ఒకటిగా కలిగి ఉంటుంది. ఈ ప్రత్యేకమైన డిజైన్ క్వాంటం ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు క్వాంటం కంప్యూటింగ్‌లో ముఖ్యమైన అప్లికేషన్‌లను కలిగి ఉండే ఒక డైమెన్షనల్ ఫెర్రో మాగ్నెటిక్ స్పిన్ చైన్ యొక్క సాక్షాత్కారాన్ని అనుమతిస్తుంది.

అంతర్జాతీయ భాగస్వాముల సహకారంతో NUS డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ కెమిస్ట్రీకి చెందిన అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ లు జియాంగ్ మరియు అతని బృందం ఈ పరిశోధనకు నాయకత్వం వహించారు.

నానోస్కేల్ తేనెగూడు కార్బన్ నిర్మాణాల యొక్క ఇరుకైన స్ట్రిప్స్ అయిన గ్రాఫేన్ నానోరిబ్బన్‌లు, అణువుల π-కక్ష్యలలో జతచేయని ఎలక్ట్రాన్‌ల ప్రవర్తన కారణంగా విశేషమైన అయస్కాంత లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తాయి. జిగ్‌జాగ్ అమరికలో వాటి అంచు నిర్మాణాలను పరమాణుపరంగా ఖచ్చితమైన ఇంజనీరింగ్ ద్వారా, ఒక డైమెన్షనల్ స్పిన్-పోలరైజ్డ్ ఛానెల్‌ని నిర్మించవచ్చు. ఈ ఫీచర్ స్పింట్రోనిక్ పరికరాలలో అప్లికేషన్‌లకు అపారమైన సామర్థ్యాన్ని అందిస్తుంది లేదా క్వాంటం కంప్యూటింగ్ యొక్క ప్రాథమిక బిల్డింగ్ బ్లాక్‌లు అయిన తర్వాతి తరం మల్టీ-క్విట్ సిస్టమ్‌లుగా పనిచేస్తుంది.

జానస్, ప్రారంభ మరియు ముగింపుల పురాతన రోమన్ దేవుడు, తరచుగా గతం మరియు భవిష్యత్తును సూచించే రెండు ముఖాలను వ్యతిరేక దిశల్లో చూపుతున్నట్లు చిత్రీకరించబడింది. “జానస్” అనే పదం మెటీరియల్ సైన్స్‌లో వ్యతిరేక వైపులా విభిన్న లక్షణాలను కలిగి ఉన్న పదార్థాలను వివరించడానికి వర్తించబడింది. JGNR రిబ్బన్ యొక్క ఒక అంచు మాత్రమే జిగ్‌జాగ్ రూపాన్ని కలిగి ఉన్న ఒక నవల నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంది, ఇది ప్రపంచంలోని మొట్టమొదటి వన్-డైమెన్షనల్ ఫెర్రో మాగ్నెటిక్ కార్బన్ చైన్‌గా మారింది. Z-ఆకారపు పూర్వగామి డిజైన్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా ఈ డిజైన్ సాధించబడుతుంది, ఇది జిగ్‌జాగ్ అంచులలో ఒకదానిపై షడ్భుజి కార్బన్ రింగుల యొక్క ఆవర్తన శ్రేణిని పరిచయం చేస్తుంది, రిబ్బన్ యొక్క నిర్మాణ మరియు స్పిన్ సమరూపతను విచ్ఛిన్నం చేస్తుంది.

అసోక్ ప్రొఫెసర్ లూ మాట్లాడుతూ, “మాగ్నెటిక్ గ్రాఫేన్ నానోరిబ్బన్‌లు — ఫ్యూజ్డ్ బెంజీన్ రింగుల ద్వారా ఏర్పడిన గ్రాఫేన్ యొక్క ఇరుకైన స్ట్రిప్స్ — వాటి సుదీర్ఘ స్పిన్ కోహెరెన్స్ సమయాలు మరియు గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద పనిచేసే సామర్థ్యం కారణంగా క్వాంటం టెక్నాలజీలకు అద్భుతమైన సామర్థ్యాన్ని అందిస్తుంది. ఒక డైమెన్షనల్ సింగిల్‌ను రూపొందించడం అటువంటి సిస్టమ్‌లలోని జిగ్‌జాగ్ ఎడ్జ్ మల్టిపుల్ యొక్క బాటప్-అప్ అసెంబ్లీని గ్రహించడానికి చాలా కష్టమైన ఇంకా అవసరమైన పని. క్వాంటం టెక్నాలజీల కోసం క్విట్‌లను స్పిన్ చేయండి.”

యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లోని యుసి బర్కిలీకి చెందిన ప్రొఫెసర్ స్టీవెన్ జి లూయీ, జపాన్‌లోని క్యోటో విశ్వవిద్యాలయం నుండి ప్రొఫెసర్ హిరోషి సకాగుచి మరియు ఇతర సహకార రచయితలతో సహా సింథటిక్ కెమిస్ట్‌లు, మెటీరియల్ సైంటిస్టులు మరియు సైద్ధాంతిక భౌతిక శాస్త్రవేత్తల మధ్య సన్నిహిత సహకారం ఫలితంగా ఈ ముఖ్యమైన విజయం సాధించింది.

పరిశోధన పురోగతి సైంటిఫిక్ జర్నల్‌లో ప్రచురించబడింది ప్రకృతి 9 జనవరి 2025న.

జానస్ గ్రాఫేన్ నానోరిబ్బన్‌లను సృష్టిస్తోంది

JGNRని ఉత్పత్తి చేయడానికి, పరిశోధకులు మొదట్లో సంప్రదాయ ఇన్-సొల్యూషన్ కెమిస్ట్రీ ద్వారా ప్రత్యేకమైన ‘Z-ఆకారపు’ పరమాణు పూర్వగాముల శ్రేణిని రూపొందించారు మరియు సంశ్లేషణ చేశారు. ఈ పూర్వగాములు తదుపరి ఆన్-సర్ఫేస్ సంశ్లేషణ కోసం ఉపయోగించబడ్డాయి, ఇది అల్ట్రా-క్లీన్ ఎన్విరాన్‌మెంట్‌లో నిర్వహించబడే కొత్త రకం ఘన-దశ రసాయన ప్రతిచర్య. ఈ విధానం అణు స్థాయిలో గ్రాఫేన్ నానోరిబ్బన్‌ల ఆకారం మరియు నిర్మాణాన్ని ఖచ్చితంగా నియంత్రించడానికి పరిశోధకులను అనుమతించింది.

‘Z-ఆకారం’ డిజైన్ రెండు శాఖలలో ఒకదానిని స్వతంత్రంగా సవరించడం ద్వారా అసమాన కల్పనను అనుమతిస్తుంది, తద్వారా కావలసిన ‘లోపభూయిష్ట’ అంచుని సృష్టిస్తుంది, అదే సమయంలో మరొక జిగ్‌జాగ్ అంచుని మార్చకుండా ఉంచుతుంది. అంతేకాకుండా, సవరించిన శాఖ యొక్క పొడవును సర్దుబాటు చేయడం JGNRల వెడల్పు యొక్క మాడ్యులేషన్‌ను అనుమతిస్తుంది. స్టేట్-ఆఫ్-ఆర్ట్ స్కానింగ్ ప్రోబ్ మైక్రోస్కోపీ/స్పెక్ట్రోస్కోపీ మరియు ఫస్ట్-ప్రిన్సిపల్స్ డెన్సిటీ ఫంక్షనల్ థియరీ ద్వారా క్యారెక్టరైజేషన్ ఫెర్రో మాగ్నెటిక్ గ్రౌండ్ స్టేట్‌తో ప్రత్యేకంగా సింగిల్ జిగ్‌జాగ్ అంచున స్థానికీకరించబడిన JGNRల విజయవంతమైన కల్పనను నిర్ధారిస్తుంది.

“JGNR యొక్క నవల తరగతి యొక్క హేతుబద్ధమైన డిజైన్ మరియు ఆన్-సర్ఫేస్ సింథసిస్ ఒక డైమెన్షనల్ ఫెర్రో అయస్కాంత గొలుసును గ్రహించడం కోసం సంభావిత మరియు ప్రయోగాత్మక పురోగతిని సూచిస్తాయి. అటువంటి JGNRలను సృష్టించడం అనేది అన్యదేశ క్వాంటం మాగ్నెటిజం యొక్క ఖచ్చితమైన ఇంజనీరింగ్ కోసం అవకాశాలను విస్తరిస్తుంది మరియు రోబస్ట్ యొక్క అసెంబ్లీని అనుమతిస్తుంది. కొత్త తరం క్విట్‌లుగా స్పిన్ శ్రేణులు. ఇంకా, ఇది ట్యూనబుల్ బ్యాండ్‌గ్యాప్‌లతో ఒక డైమెన్షనల్ స్పిన్-పోలరైజ్డ్ ట్రాన్స్‌పోర్ట్ ఛానెల్‌ల కల్పనను అనుమతిస్తుంది, ఇది కార్బన్-ఆధారిత స్పింట్రోనిక్స్‌ను ఒక డైమెన్షనల్ పరిమితిలో ముందుకు తీసుకెళ్లగలదు” అని అసోక్ ప్రొఫెసర్ లూ జోడించారు.