Gelişmiş Kuantum Malzemesi Uzayın Dokusunu Eğrileştiriyor



Kuantum malzemeleri, pillerden sensörlere ve hatta akıllı telefonlarımıza kadar elektronik cihazların geleceği için pek çok fayda sunuyor. Dolaşma gibi kuantum davranışları sayesinde, bu malzemeler alışılmadık elektronik, optik ve manyetik özellikler sergileyerek onları daha verimli enerji.

İtalya’daki Salerno Üniversitesi’nde fizik profesörü olan Carmine Ortix, “Belirli elektronik süreçler için geleneksel malzemelerden üstün olan kuantum malzemeleri, geniş uygulama fırsatları sunuyor” diyor.

Kuantum Malzemelerin Elektronik Özellikleri

Ortix, Cenevre Üniversitesi tarafından yönetilen ve kuantum malzemelerin elektronik özelliklerinin nasıl kontrol edilebileceğini inceleyen uluslararası bir araştırma ekibinin bir parçasıdır. Son araştırmaları, bu malzemeler içindeki uzay dokusunu kıvırarak daha sıkı elektronik kontrol oluşturabileceğimizi gösteriyor.

Araştırmacılar kuantum malzemelerini yalıtkanlara sardılar, enerji çıkışını kontrol eden elektronları bir sandviç tabakası içinde hapsedip boş alanlarını sınırladılar. Daha sonra ekip, belirli lazer darbeleri kullanarak malzemelerinin her bir atomunu birbirinin üzerine istifledi.

Sonuçlar, yayınlanan Doğa Malzemeleri, bu yeni malzemenin enerji tasarruflu elektroniklerin geleceğini destekleyebileceğini öne sürüyor.


Devamını oku: Kuantum Mekaniği Neden Hala Fizikçileri Aşıyor?


Berry Aşamaları Nelerdir?

Ortix ve ekibinin geri kalanı, elektronların hareketlerini nasıl kontrol edeceklerini anlamak için kuantum fiziğinde bilinen bir konsepte güvendiler. Berry fazı. Adını İngiliz fizikçi Sir Michael Berry’den alan bu aşama, dalga benzeri bir parçacık (elektron gibi) bir manyetik alan veya başka bir kuvvet alanı boyunca kapalı bir döngüde hareket ettiğinde gerçekleşir.

Parçacık döngü boyunca hareket ettikçe, dalga fonksiyonunun bir kısmı – parçacığın kuantum aleminin genel bir alanında nerede olabileceğinin bir “haritası” – değişir ve diğer parçacıkların etrafındaki davranışını etkiler.

Berry aşaması oldukça karmaşıktır, bu nedenle süreci bir göz muayenesi gibi hayal etmenize yardımcı olabilir: Devasa metal başlık (bir mercek ölçer) o bir göz doktoru yakın ve uzak görüşlülüğünüzü test etmek için kullanır, her iki lens için de iki odak tekerleği içerir.

Göz doktoru “Bir mi yoksa iki mi daha iyi?” diye sorarak bu çarkları çevirirken, camların kalitesi değişir. Çarkın başına döndüğünüzde ilk ve son mercek arasındaki fark oldukça farklı.

Bu döngü süreci, nesne bir döngü (veya tekerlek) boyunca hareket ederken elektronun geliştiği Berry fazında olanlara benzer. Ancak Ortix ve meslektaşları, malzemelerindeki elektronların Berry eğrisini inceleyerek Berry fazını deneylerinde bir adım daha ileri götürdüler.

İki Tür Berry Eğriliği

“Şunu düşünebilirsiniz dut eğriliği Ortix, bazı tuhaf özelliklere sahip olduklarında elektronlar tarafından üretilen etkili bir manyetik alan olarak “diyor.

Önceki çalışmalar, bu elektron eğrilerinin ya spin kaynaklı ya da yörünge kaynaklı olduğunu göstermiştir. Bir manyetik alanın varlığında bir malzeme boyunca hareket ederken bir elektronun momentumunun nasıl değiştiğini göstermek için spin kaynaklı bir Berry eğrisi çizilebilir.

Eğri, “spin kaynaklı” olarak adlandırılır, çünkü elektronun dönüşünü veya elektronu mıknatıslayan manyetik momenti veren kuantum özelliğini dikkate alır. Manyetik alanın varlığı, elektronun alanla aynı yönde dönmesine neden olur.

Buna karşılık, yörünge kaynaklı Berry eğrisi, manyetik alan olmadan elektronun dalga fonksiyonundaki değişiklikleri gösterir.

Bu eğri, elektronun bir atom çekirdeği etrafındaki uzamsal dağılımını tanımlayan yörünge özelliklerini dikkate alır. Elektronun orbitalleri, dalga fonksiyonunun fazını etkileyerek malzeme içindeki davranışını etkileyebilir.


Devamını oku: Maddenin Yeni Halinde Elektronlar ‘Ayrılıyor’


Elektron Sandviç

Araştırmacılar yeni çalışmalarında, elektronların barındığı alanı bükerek ve aynı anda malzemenin manyetik alanlarını değiştirerek elektronların sergileyebileceğini buldular. ikisi birden spin ve yörünge kaynaklı Berry eğrileri.

Ortix, “Kuantum malzemelerinin eğriliği, temel elektronların içsel bir özelliğidir” diyor. “Pratikte, malzemenin içindeki çok sayıda elektron, eğriliğe sahip olabilen bir ‘kuantum geometrik uzay’ oluşturur.”

Bu, bilim adamlarının elektronları belirlenen boşluk içinde hapsederek, elektronların malzeme içindeki boşluk dokusunu ne zaman ve nasıl büktüğünü daha kolay kontrol edebilecekleri anlamına gelir. Art arda çalışan iki eğri, malzemenin daha sıkı kontrol edilmesini sağlar ve daha az enerji kaybı gösterdiği için cihazlarımız için daha enerji verimli bir gelecek önerir.


Devamını oku: Atomlar Hiç Birbirine Dokunur mu?


Enerji Verimli Teknoloji

Cenevre Üniversitesi’nde profesör ve çalışmanın ortak yazarı Andrea Caviglia, “Bu potansiyelin daha fazla deneyle keşfedilmesi gerekiyor” diyor. Bu yeni kuantum malzemesi, nanoteknolojinin geleceği ve elektromanyetik sinyallerin algılanması için de anahtar olabilir.

Ortix, “bu sonuçların öneminin, ölçülen kuantum taşıma özelliklerinin gelecekte kullanılabileceği gerçeğinde yattığını” açıklıyor. optoelektronik nanocihazlar.” Nano ölçekte olmayan bu tür cihazların örnekleri arasında güneş pilleri veya LED ışıklar bulunur.

“Çalışmamızda tartışılan doğrusal olmayan elektriksel tepkiler,[ing] dönüştüren mikro ölçekli cihazlar elektromanyetik enerjiyi kullanılabilir elektrik enerjisine dönüştürüyor,” diye ekliyor Ortix.

Elektromanyetik enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi, özellikle elektromanyetik sinyallerin sürekli olarak telefonlar, dizüstü bilgisayarlar veya TV uyduları tarafından iletildiği ve alındığı telekomünikasyon endüstrisinde yararlı olabilir.

Telekomünikasyon endüstrisi ilerledikçe, Ortix ve Caviglia tarafından incelenenler gibi kuantum malzemelerine sahip olmak, daha güçlü uydular ve diğer cihazlar yaratmak için hayati hale gelebilir.


Devamını oku: Kuantum İnternet Aklınızı başınızdan alacak. İşte Nasıl Görüneceği




Kaynak : https://www.discovermagazine.com/technology/advanced-quantum-material-curves-the-fabric-of-space

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir