Trung Quốc sản xuất graphene tinh khiết 99% cho chip lượng tử

Nhóm nghiên cứu ở Đại học Bắc Kinh phát triển phương pháp sản xuất graphene cấu trúc thoi hiệu quả hơn,mở đường cho sản xuất máy tính lượng tử thế hệ mới chống nhiễu tốt.Theo Interesting Engineering,các nhà nghiên cứu ở Đại học Bắc Kinh phát triển phương pháp sản xuất một loại vật liệu đặc biệt dựa trên graphene,có thể giúp máy tính lượng tử trở nên phổ biến hơn trong tương lai. Theo nghiên cứu công bố trên tạp chí Science,nhà khoa học Liu Kaihui và đồng nghiệp đã vượt qua một trở ngại lớn để tạo ra graphene cấu trúc thoi với độ tinh khiết cao và kích thước lớn chưa từng có. Đây là loại graphene được đánh giá cao nhờ khả năng chứa nhiều trạng thái lượng tử nhưng vẫn duy trì độ ổn định.Graphene cấu trúc thoi là dạng graphene đa lớp có trật tự xếp chồng kiểu ABCABC (thay vì kiểu ABAB phổ biến),tạo nên đối xứng hình thoi. Theo cách sắp xếp này,các lớp dịch chuyển cùng hướng trước khi lặp lại nhưng cấu trúc kém ổn định do có xu hướng phân rã thành kiểu ABAB. Cấu trúc xếp lớp hình thoi tạo ra vùng năng lượng phẳng thúc đẩy electron tương tác mạnh mẽ và chống nhiễu tốt,giúp khắc phục một trong những trở ngại chính của máy tính lượng tử.Theo Zhang Zhibin,đồng tác giả nghiên cứu,trước đây,cách duy nhất để thu thập graphene cấu trúc thoi là bóc tách kiểu thủ công. Nhà nghiên cứu phải tách than chì bằng băng dính và soi mảnh vụn dưới kính hiển vi cho tới khi phát hiện mảnh có cách sắp xếp đúng (chiếm tỷ lệ chưa đến 1% trong mẫu vật).Graphene cấu trúc thoi. Ảnh: Đại học Texas DallasTuy nhiên,phương pháp sản xuất mới có thể tạo các tấm ABC theo quy trình có kiểm soát. Theo SCMP,nhóm nghiên cứu sử dụng bề mặt nhôm oxit,sau đó thêm hợp kim đồng - nickel đóng vai trò chất xúc tác và khuôn định hình. Họ sử dụng nhiệt độ cao để tập hợp carbon thành graphene và tác động thêm để cố định các lớp nối tiếp trong chuỗi ABC. Kết quả là mẫu vật thu được có độ tinh khiết 99%,với kích thước tối đa 160 x 80 micromet và độ dày lên đến 120 nanomet. Các nhà nghiên cứu cũng có thể điều chỉnh số lượng lớp từ vài chục đến vài trăm theo nhu cầu.Liu Kaihui giải thích,vật liệu mới có thể cung cấp nền tảng tuyệt vời để sản xuất chip lượng tử dựa trên graphene. Ông cho biết việc tích hợp vật liệu 2D vào các phần tiêu thụ nhiều năng lượng nhất của chip AI hoặc khu vực có mật độ cao nhất trong chip nhớ đang thu hút nhiều sự quan tâm.Trong tương lai,nhóm nghiên cứu dự định ghép những mảnh graphene cấu trúc thoi nhỏ lại với nhau để sản xuất các tấm lớn hơn,sẵn sàng sử dụng trên thiết bị.An Khang tổng hợp