![]() |
Комментирует профессор Майя Вергниори, которая возглавляет в Шербрукском университете новаторские исследования в области топологических квантовых материалов, способных произвести революцию в квантовых технологиях и стимулировать междисциплинарные инновации. В XXI веке наша зависимость от технологий на основе кремния сталкивается с серьезными проблемами, обусловленными внутренними физическими барьерами. Размер атомов накладывает ограничения на миниатюризацию устройств: Решение этих проблем может потребовать отказа от кремния — фундаментального строительного блока современных устройств. Поэтому необходимо использовать другие категории более эффективных материалов, например, квантовые материалы. Достижения в этих областях помогут разработать экологически чистые технологии, решающие насущные проблемы изменения климата и спроса на энергию. Однако поиск соединений, пригодных для квантовых приложений, среди десятков тысяч химически стабильных соединений всегда был сложной задачей. Преодоление проблемы открытия пригодных для использования квантовых материалов является ключом к разработке новых квантовых технологий. Исследовательская кафедра Canada ExcellenceЭту задачу решает Канадская кафедра передовых исследований (CERC) в области топологических квантовых материалов, возглавляемая профессором Майей Вергниори из Шербрукского университета, входящего в десятку лучших исследовательских университетов Канады и являющегося пионером в области квантовых технологий. Благодаря крупному гранту в размере $4 млн на восемь лет, CERC позволяет профессору Вергниори и ее команде проводить амбициозные исследования, направленные на развитие квантового материаловедения путем разработки топологической квантовой химии для открытия топологических материалов. Профессор Майя Вергниори занимает видное место в мировой области квантовой конденсированной материи. Среди ее выдающихся достижений — участие в создании новой области исследований — топологической квантовой химии (TQC), двукратное попадание на обложку престижного журнала Nature за свои высокоцитируемые научные работы, а также значительное признание ее вклада в науку, например, премия L'Oréal-UNESCO «Женщины в науке» в 2017 году и звание члена Американского физического общества в 2022 году. Квантовый институт (IQ) Шербрукского университета — учреждение, признанное во всем мире лидером в области квантовой науки, обладающее современным оборудованием и тесными связями с промышленностью, — представляет собой идеальную среду для междисциплинарных исследований профессора Вергниори. Ее команда, состоящая из талантливых студентов и исследователей, занимается теоретическими исследованиями и моделированием с целью разработки новых квантовых устройств и материалов. Эти усилия способствуют развитию квантового зондирования, отказоустойчивых квантовых вычислений и других передовых технологий. Уникальная междисциплинарная среда IQ для квантовых исследований будет способствовать переходу от теории к экспериментам. Исследование новых квантовых материалов с помощью топологической квантовой химииПрофессор Вергниори является первопроходцем в области топологической квантовой химии — дисциплины, объединяющей квантовую механику и материаловедение. Она обеспечивает четкий путь к пониманию электронных структур материалов, связывая их топологические свойства с химическими и орбитальными симметриями, используя теорию графов и групп. Эта новая структура улучшает наше понимание таких материалов, как топологические изоляторы и полуметаллы, объединяя внимание химиков к локальным связям и взаимодействиям с вниманием физиков к структуре электронных полос. Это позволяет нам классифицировать и предсказывать топологические фазы, способствуя открытию новых топологических материалов. Эти недавно открытые материалы проявляют уникальные электронные свойства, характеризуясь изолирующими внутренностями и проводящими поверхностями, которые очень устойчивы к дефектам и взаимодействиям. Такие характеристики обладают огромным потенциалом для применения в самых разных областях. Соединяя теорию и практические приложенияВ настоящее время переход топологических материалов к квантовым технологиям находится в зачаточном состоянии. Цель профессора Вергниори — стимулировать этот переход путем открытия новых функциональных топологических материалов. Этот междисциплинарный проект находится на стыке физики, химии и информатики. Используя топологическую квантовую химию, ее команда уже определила, что среди материалов, входящих в базу данных неорганических кристаллических структур (ICSD) — крупнейшее хранилище полностью идентифицированных неорганических кристаллических структур — около 50% проявляют топологические свойства. Электронная структура и топологические свойства этих материалов были выложены на общедоступном сайте. Несмотря на этот успех, предстоит еще много работы, и до сих пор топологическая квантовая химия опиралась на расчеты по теории функционала плотности (DFT), которые не дают результатов в материалах с сильными электронными корреляциями. Важной задачей является включение электронных корреляций в теорию и соединение открытия материалов на основе TQC с разработкой технологически полезных устройств. Это предполагает разработку новых теоретических и численных основ для изучения электронных и магнитных свойств реальных материалов в низких измерениях и создание новых метаматериалов.
Уникальные свойства топологических материалов позволяют использовать их в самых разных областях. Их устойчивые электронные состояния могут повысить эффективность микроэлектронных компонентов, улучшить работу катализаторов, усовершенствовать термоэлектрические преобразователи и привести к созданию инновационных магнитных носителей информации. Включая электронные корреляции в топологическую квантовую химию, профессор Вергниори стремится раскрыть потенциал квантовых материалов с сильными электронными взаимодействиями, таких как высокотемпературные сверхпроводники, еще больше расширяя сферу применения квантовых технологий и внося вклад в создание экологически чистых технологий. Ранее ученые продемонстрировали сверхпроводящие качества топологических изоляторов. 30.01.2025 |
Хайтек
![]() | |
Прощай, кэш-память: новая технология сэкономит энергию и ускорит устройства | |
Исследователи вместе с французской компан... |
![]() | |
Энергия будущего: низкотемпературная плазма и ее невероятные возможности | |
Питер Брюггеман, профессор машиностроения из&n... |
![]() | |
10 секунд до чистоты: история устройства, которое изменило дезинфекцию | |
Ручной прибор MBR UV-C Light Products работает... |
![]() | |
От идеи до Росатома: история успеха проекта RSP | |
В НИЯУ МИФИ создали онлайн-сервис —... |
![]() | |
CARMA II — автономный робот, который делает ядерные объекты безопаснее | |
Передовая роботизированная система CARMA II ус... |
![]() | |
Нейросети будущего: поляритоны в СПбГУ бьют рекорды точности | |
Ученые из Санкт-Петербургского государств... |
![]() | |
Биотопливо за полтора часа: как томские ученые подстегнули энергетику | |
Междисциплинарная команда ученых из Томск... |
![]() | |
MIT учит дронов избегать столкновений: новый метод GCBF+ | |
Инженеры из MIT придумали, как сдела... |
![]() | |
Свет, который не вредит: в КНИТУ-КАИ открыли новый способ исследования клеток | |
Молодые ученые из КНИТУ-КАИ совершили про... |
![]() | |
Фокус на будущее: киноформные линзы меняют правила игры | |
Сотрудники лаборатории 3D-печати функциональны... |
![]() | |
ПГУ: Струна и закон Архимеда помогут сэкономить миллионы на нефтепродуктах | |
Ученые из Пензенского государственного ун... |
![]() | |
Российский минерал совершил революцию в мире двумерных материалов | |
Ученые Томского политехнического университета ... |
![]() | |
Свет из земли: как глина превратилась в дисплей | |
Мир дисплеев скоро изменится благодаря новым м... |
![]() | |
Будущее горнодобывающей промышленности: инновации, меняющие правила игры | |
Дэвид Джайлс, главный научный сотрудник MinEx ... |
![]() | |
В МИФИ создан радиоизотопный прибор для отечественной металлургии | |
В Национальном исследовательском ядерном униве... |
![]() | |
NatComm: Найден «благородный» способ увеличить вместимость карт памяти | |
Электронику будущего можно сделать еще ме... |
![]() | |
Преодоление физических барьеров: на пути к новым квантовым технологиям | |
Комментирует профессор Майя Вергниори, которая... |
![]() | |
Впервые в России: в Катайске начали выпуск уникальных насосов | |
Катайский насосный завод, который находится в&... |
![]() | |
Ученые ТПУ продемонстрировали, как у капель появляются «пальцы» | |
Исследователи из Томского политехническог... |
![]() | |
Science Advances: Ученые сумели подключить электроды к клеткам | |
Исследователям из Университета Линчепинга... |
![]() | |
Компания Xanadu представляет Aurora — первый в мире фотонный квантовый компьютер | |
Компания Xanadu представила первый в мире... |
![]() | |
В ТПУ создали скэффолды с эффектом памяти формы для регенерации костной ткани | |
Ученые Томского политехнического университета ... |
![]() | |
Квантовые открытия: как исследования бозона Хиггса расширяют границы науки | |
Кэтрин Лени из ЦЕРН комментирует последни... |
![]() | |
Физики разработали алгоритм для изучения запутанности в квантовых системах | |
Квантовая запутанность — явление, п... |
![]() | |
Small Methods: Сублимация кристаллов диарилэтена — контроль над формой | |
Фотомеханические материалы из фотохромных... |
![]() | |
Квантовые датчики обеспечат технологическую революцию к 2045 году | |
Квантовые датчики находятся в авангарде т... |
![]() | |
Новый проект ЦЕРН меняет представление о производительности и устойчивости | |
Проект Эффективный ускоритель частиц, EPA,&nbs... |
![]() | |
Стало известно, зачем ЕС инвестирует 24 млн евро в полупроводники | |
Европейский союз предпринимает решительные шаг... |
![]() | |
В МИФИ создали интеллектуальную систему контроля работы 3D-принтеров | |
Сотрудники Снежинского физико-технического инс... |
![]() | |
Как приручить термоядерное горение: ученые познают секреты работы с плазмой | |
Исследователи из Милана, Италия, раскрыва... |