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실리콘을 사용하지 않고 전자 장치를 확장하는 새로운 방법을 모색하기 위해 물리학자들은 전하를 넘어 전자의 다른 성질을 실험하고 있다. 저널 사이언스 (Science, 'A Valley Valve and Electron Beam Splitter')에서 발표된 연구에서 연구팀은 밸리의 자유도라고 불리는 운동량과 관련하여 에너지를 기반으로 전자를 조작하는 방법을 발견했다. 전자가 색체화된 세계에 있고, 전자가 움직이는 도로가 빨간색이라고 가정하자. 전자는 같은 색의 도로에서만 이동할 수 있다. 파란 색의 전자가 붉은 색의 도로로 움직이려면 붉은 색의 전자로 바뀌어야 한다. 2 년 전, 연구팀은 이중 층 그래핀이라는 소재로 컬러 코딩된 양 방향 도로를 만들 수 있음을 보여주었다. 색상 코딩 때문에 이러한 도로는 위상적입니다. 현재의 연구에서, 연구자들은 도로의 색상 코딩이 다른면에서 전환되는 4 방향 교차점을 만들었다. 따라서 북쪽으로 가는 파란 차가 이 교차로에 오고 교차로 반대편에서 북쪽 도로가 빨간색으로 변하는 상황이 발생한다. 전자가 색을 바꿀 수 없다면, 앞으로 나아갈 수 없다. 이 도로는 사실 최첨단 전자빔 리소그래피를 사용하여 극도의 정밀도로 정의된 게이트에 의해 실제로 생성된 전자 도파관이다. 색상은 실제로 자동차의 밸리 지수이며 도로의 색상 코드는 다른 국가의 왼쪽 주행 및 오른쪽 주행 규칙과 유사한 도파관의 토폴로지에 의해 제어된다. 자동차의 색상을 변경하려면 '밸리 간 산란 (inter-valley scattering)'이 필요하다.이 산란은 교통 통제가 작동할 수 있도록 실험에서 최소화된다. 연구팀이 개발한 것은 전자 흐름을 제어하는 새로운 메커니즘을 사용하는 토폴로지 밸리 밸브이다. 이것은 밸리트로닉스 (valleytronics)라고 불리는 전자 공학 분야의 일부이다. 연구팀의 실험에서 전자의 밸리 운동량을 고정시키는 위상을 제어하는 것이 작동을 가능하게 하는 것이다. 이 연구에서 연구자들은 이후에 여행할 수 없는 경우 은유적 파란 차가 어디로 갈 것이라고 질문이다. 연구팀은 선회 교통을 제어하는 방법을 추가 했다. 차선을 오른쪽 또는 왼쪽으로 조금씩 가깝게 움직이면 오른쪽/왼쪽으로 돌고있는 전자/자동차의 비율을 한 방향으로 60 %, 다른 방향으로 40 %로 부드럽게 조정할 수 있고, 또는 다른 백분율 조합을 사용할 수 있다. 이 통제된 구획은 '빔 스플리터 (beam splitter)'라고 불리우며, 이것은 빛에 대해서는 흔하지만 전자로는 쉽게 이루어지지 않다. 연구팀은 컬러 코딩된 도로에서 달성한 이러한 제어에 대해 매우 놀라워 했다. 이 장치의 제작에는 많은 단계와 상당히 복잡한 전자빔 리소그래피가 필요하다. 연구팀의 다음 도전 과제는 현재 필요로하는 매우 차가운 온도보다는 실내 온도에서 작동하도록 장치를 구축하는 것이다. 만약 대면적 이중층 그래핀과 육각형 질화 붕소를 사용할 수 있게 된다면 위상 도로 도시를 만들 수 있고 저항할 필요가 없는 곳으로 전자를 셔틀 할 수 있을 것이다. |
