مواد کوانتومی نانومقیاس مهندسی پدیده های توپولوژیک و بحرانی برای نسل آینده فناوری

مواد کوانتومی، نانومقیاس سیستم هستند که در ابعاد نانومتر خواص کوانتومی جمعی غالب و تقویت شده ای از خود نشان می دهند. محدود کردن ابعاد این مواد به شکل نانوسیم، نانولایه یا نقطه کوانتومی نه تنها کنترل بی سابقه ای بر حالت های الکترونی فراهم می آورد، بلکه می تواند فازهای کوانتومی کاملا جدیدی را آشکار کند که در توده ماده قابل مشاهده نیستند. این مرور، تحولات اخیر در این حوزه پیشرو را پوشش می دهد و بر روی دو دسته کلیدی تمرکز می کند (۱) مواد توپولوژیک نانومقیاس و (۲) مواد با خواص بحرانی کوانتومی نانومقیاس. ما نشان می دهیم که چگونه نانوساختارسازی شناسایی و کنترل حالت های لبه توپولوژیک در عایق ها، ابررساناها و نیمه فلزهای توپولوژیک را ممکن ساخته است. همچنین بررسی می کنیم که چگونه کاهش ابعاد می تواند اثرات همبستگی قوی الکترونی مانند ابررسانایی، مغناطیس و مورف های بار را تقویت یا تعدیل کند. در نهایت کاربردهای این مواد در الکترونیک کوانتومی توپولوژیک با مقاومت در برابر خطا، حسگری کوانتومی فوق حساس و شبیه سازی کوانتومی مورد بحث قرار می گیرد. چالش های اصلی در سنتز، مشخصه یابی و یکپارچه سازی همراه با چشم اندازهای آینده برای کشف پدیده های بنیادی و فناوری های تحول آفرین ارائه می شوند.

کلیدواژه ها:

مواد ، کوانتومی ، نانومقیاس ، فاز توپولوژیک ، حالت لبه ، اثرات اندازه ، همبستگی قوی ، کیوبیت توپولوژیک ، نانوساختارسازی