祝贺!新加坡国立大学吕炯课题组发表《Nature》

2025年01月11日   •   1197次阅读

量子技术的未来发展再次迎来新突破!新加坡国立大学的研究团队在下一代碳基量子材料的研发中取得了重要成果。

他们创造了一种全新的石墨烯纳米带(graphene nanoribbon,GNR),被命名为 Janus GNR (JGNR)。这种革命性材料将为量子电子学和量子计算开辟全新可能性。

研究团队和成果发表

新加坡国立大学的研究团队在下一代碳基量子材料的开发中取得了重要突破,成功设计并合成了新型的石墨烯纳米带,名为Janus GNR(JGNR)。

该研究由NUS化学系副教授Lu Jiong及其团队领导,且与国际合作伙伴密切合作完成。

此次研究成果在2025年1月9日发表在著名科学期刊《自然》上,为量子电子学领域的进步开辟了新的视野。

来源:Nature官网

石墨烯纳米带的原理与特性

石墨烯纳米带是由纳米级蜂窝状碳结构构成的窄条带。其表现出显著的磁性,源于原子π轨道中不成对电子的行为。

通过将石墨烯的边缘结构以原子级精确的方式设计为锯齿状排列,可以创建一维自旋极化通道。这种结构特性使其在自旋电子器件应用及量子计算领域,尤其是在多量子比特系统中,具有重要的潜力。

Janus石墨烯纳米带(JGNR)拥有一种独特的结构设计,其碳带的单边呈锯齿状,成为世界上首个一维铁磁碳链。

该设计通过采用Z形前体,周期性地在锯齿状边缘上引入六边形碳环阵列,从而打破了碳带的结构和自旋对称性。这种创新设计使得JGNR具备了特殊的磁性和自旋极化特性,成为量子技术的潜在突破点。

Janus 石墨烯纳米带的原子模型(左)及其原子力显微镜图像(右)

来源:NUS官网

创造石墨烯纳米带

通过溶液化学方法设计“Z 形”分子前体,结合表面合成技术,研究团队成功在超洁净环境下实现了对石墨烯纳米带形状和结构的原子级精确控制,为材料创新奠定基础。

“Z 形”设计可灵活修改分支以生成所需“缺陷”边缘,同时保持锯齿状边缘完整。调整分支长度可控制纳米带宽度,扫描显微镜和理论分析证实了单一锯齿状边缘的铁磁特性。

该论文的第一作者Song Shaotang博士(左)正在与博士生Teng Yu(右)合作合成JGNR

来源:NUS官网

石墨烯纳米带应用前景

石墨烯纳米带在自旋电子学和量子技术领域展现出巨大的潜力。通过精确设计和合成,这些纳米带能够创建一维自旋极化通道,具备了在自旋电子器件和量子计算中应用的巨大优势。

其铁磁自旋链的设计可能为下一代多量子比特系统提供基础,是量子计算中关键组件的潜在候选材料。

此外,JGNR还可以组装成坚固的自旋阵列,用于量子比特的自下而上构建,推动量子技术的进一步发展。由于其长自旋相干时间和在室温下的潜在运行能力,JGNR为量子技术提供了实际的应用基础。

此外,其可调带隙特性还使得JGNR在量子自旋电子学领域具有独特的应用价值,可能成为下一代量子技术的突破点。

2025新加坡留学爆款专业出炉!毕业即拿6000新币高薪,这些学位正遭疯抢!
2025年06月28日   •   3420次阅读
中考刚结束,家长们已悄悄把目光投向了——新加坡国际学校
2025年06月30日   •   2565次阅读
拆解新加坡高学历、紧缺专业、留学移民的“教育跳板”逻辑,从留学到永居的身份进阶全攻略
2025年07月01日   •   2223次阅读
就在6月30号,Yale NUS 学院将正式关闭!回顾14年发展历程.....
2025年06月26日   •   2052次阅读
重磅!新加坡未来 15 年城市规划曝光:教育格局将迎巨变,留学生的机遇藏在这里!
2025年06月30日   •   1710次阅读
NUS发表《Nature》!侯毅助理教授团队创太阳能电池效率世界纪录!
2025年06月28日   •   1710次阅读
2024年新加坡大学排名
2025年06月28日   •   1539次阅读
藏在“QS排名”里的残酷事实,新加坡私立大学凭什么让985名校黯然失色?
2025年06月28日   •   1368次阅读
申请新加坡留学:普通家庭申请新加坡留学,千万别踩这5个坑
2025年06月30日   •   1368次阅读
南洋理工大学26fall提前批硕士申请即将开放
2025年07月01日   •   1197次阅读
新加坡总理黄循财访华收官,中新教育合作全面升级,中国留学生迎黄金窗口期
2025年06月30日   •   1197次阅读
高考后留学新加坡超全攻略,建议收藏
2025年06月30日   •   1026次阅读
高考后,留学新加坡的 N 种可能!你的分数能申这些院校
2025年07月01日   •   1026次阅读
初中毕业留学新加坡读本科,99%家长不知道!
2025年06月28日   •   1026次阅读
2025 莎顿国际学院院校介绍
2025年07月01日   •   1026次阅读
新生必看!NUS校园游览攻略
2025年06月30日   •   855次阅读
反转!南洋理工AI作弊案学生已澄清,学术不端指控被撤!全球教育界重新审视AI检测边界
2025年06月29日   •   855次阅读
初中毕业去新加坡读本科,到底是骗局还是黄金跳板?
2025年06月28日   •   855次阅读
新加坡留学签证被拒?99%的人都犯了这个错误
2025年07月01日   •   855次阅读
以“人力资源管理”和“金融学”来浅析商科专业的细分不同
2025年06月28日   •   684次阅读
新加坡第七所公立大学来了!艺术生直通UAS本科,低门槛入读国家认证艺术殿堂
2025年07月02日   •   684次阅读
QS排名超越常春藤!新加坡大学如何成为全球留学新宠?
2025年06月29日   •   684次阅读
2025年新加坡AEIS考试报名进入倒计时!这些准备工作家长必须知道!
2025年06月26日   •   684次阅读
新加坡留学 打算下半年就读新加坡国际学校的家长们看过来~
2025年07月01日   •   513次阅读