Courtesy of InterestingEngineering

Cara Baru Mendeteksi Efek Hall Kuantum Fraksional dengan Termopower di Grafena

30 Mar 2025, 21.42 WIB

135 dibaca

Ikhtisar 15 Detik

Pengukuran termopower dapat memberikan wawasan baru tentang keadaan kuantum eksotis.
Grafena bertumpuk Bernal adalah material yang menjanjikan untuk penelitian efek kuantum.
Penelitian ini membuka jalan untuk pengembangan komputer kuantum topologis yang lebih stabil.

Penelitian terbaru mengungkapkan fenomena menarik yang terjadi pada lapisan tipis elektron yang sangat dingin dan terjebak dalam medan magnet kuat. Dalam kondisi ekstrem, elektron yang biasanya bergerak secara independen mulai berperilaku secara terkoordinasi, membentuk keadaan kuantum baru yang disebut efek Hall kuantum fraksional (FQH). Keadaan ini penting karena dapat membantu pengembangan komputer kuantum topologis yang lebih stabil dan aplikasi material kuantum baru.

Tim peneliti menemukan cara baru untuk mendeteksi FQH dengan menggunakan termopower, yaitu kemampuan material untuk menghasilkan tegangan kecil ketika satu sisi dipanaskan dan sisi lainnya tetap dingin. Dengan mengukur tegangan ini, peneliti dapat mengetahui entropi sistem, yang berkaitan erat dengan perilaku kuantum FQH. Mereka menggunakan grafena bilayer yang disusun secara Bernal, yang memiliki struktur unik yang mempengaruhi gerakan elektron, sehingga menjadi platform yang baik untuk mempelajari efek kuantum.

Hasil pengukuran termopower menunjukkan sinyal FQH dengan sensitivitas yang luar biasa, yang tidak dapat dicapai dengan metode resistivitas tradisional. Penemuan ini membuka jalan bagi penelitian lebih lanjut tentang keadaan kuantum yang terkoordinasi dan topologis dalam sistem grafena, termasuk material moiré. Penelitian ini dipublikasikan dalam jurnal Nature Physics dan diharapkan dapat membantu kita memahami potensi sejati dari efek FQH.

--------------------

Analisis Kami: Pendekatan termopower menawarkan perspektif baru yang penting untuk memahami fenomena FQH, karena menghubungkan sifat termodinamika dengan keadaan kuantum. Ini bisa menjadi game changer dalam riset material kuantum, memungkinkan deteksi yang lebih akurat dan mempercepat inovasi teknologi kuantum.

--------------------

Analisis Ahli:

Fereshte Ghahari: Pengukuran termopower membuka jalan baru untuk mempelajari dan mendeteksi keadaan kuantum yang sulit diamati, memberikan sensitivitas yang jauh lebih tinggi ketimbang metode resistivitas konvensional.

--------------------

What's Next: Metode pengukuran termopower akan menjadi alat penting dalam riset efek Hall Kuantum dan penemuan fase kuantum eksotis lainnya, serta mempercepat perkembangan komputer kuantum topologis di masa depan.

Referensi:
[1] https://interestingengineering.com/science/thermopower-for-detecting-exotic-quantum-state

Pertanyaan Terkait

Apa itu efek kuantum fraksional?

Efek kuantum fraksional adalah keadaan materi di mana elektron bergerak seolah-olah mereka adalah partikel fraksional, bukan elektron utuh.

Mengapa pengukuran termopower penting dalam penelitian ini?

Pengukuran termopower penting karena dapat memberikan wawasan lebih dalam tentang keadaan kuantum dibandingkan dengan pengukuran resistivitas tradisional.

Apa yang membuat grafena bertumpuk Bernal menjadi material yang baik untuk studi efek kuantum?

Grafena bertumpuk Bernal memiliki struktur unik yang mempengaruhi pergerakan elektron, menjadikannya platform yang ideal untuk mempelajari efek kuantum.

Siapa Fereshte Ghahari dan apa perannya dalam penelitian ini?

Fereshte Ghahari adalah profesor fisika di George Mason University yang berkontribusi dalam penelitian dan pengembangan metode baru untuk mendeteksi keadaan kuantum.

Apa temuan utama dari penelitian yang dipublikasikan di Nature Physics?

Temuan utama adalah bahwa pengukuran magneto-termopower lebih sensitif dalam mendeteksi keadaan efek kuantum fraksional dibandingkan dengan pengukuran resistivitas.