február 29, 2024

Androbit techmagazin

Az Androbit tényeken alapuló híreivel, exkluzív videofelvételeivel, fotóival és frissített térképeivel maradjon naprakész Magyarország legfrissebb fejleményein.

A tudósok egy úttörő szupravezetőt fedeztek fel be-ki kapcsolókkal

A tudósok egy úttörő szupravezetőt fedeztek fel be-ki kapcsolókkal

Fizikusok egy csapata olyan új szupravezető anyagot fedezett fel, amely egyedülállóan képes ráhangolódni a külső ingerekre, és előrelépést ígér az energiahatékony számítástechnika és a kvantumtechnológia terén. Ez a fejlett kutatási technikák révén elért áttörés példátlan ellenőrzést tesz lehetővé a szupravezető tulajdonságok felett, ami forradalmasíthatja a nagyszabású ipari alkalmazásokat.

Az anyagok potenciálisan alkalmazhatók a következő generációs ipari elektronika szupravezető áramköreiben.

A kutatók egy fejlett fotonforrást használtak ennek az anyagnak a ritka tulajdonságainak vizsgálatára, megnyitva az utat a nagyobb léptékű, hatékonyabb számítástechnika felé.

Ahogy nőnek az ipari számítástechnikai igények, úgy növekszik a szükséges hardver mérete és energiafogyasztása is, hogy lépést tartsunk ezekkel az igényekkel. Erre a dilemmára potenciális megoldást találhatunk a szupravezető anyagokban, amelyek jelentősen csökkenthetik az energiafogyasztást. Képzeljen el egy óriási adatközpontot, amely tele van szinte folyamatosan működő szerverekkel Abszolút nullaamely lehetővé teszi nagyszabású számítások elvégzését elképesztő energiahatékonysággal.

Áttörés a szupravezetés kutatásában

A Washingtoni Egyetem és az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Argonne Nemzeti Laboratóriumának fizikusai olyan felfedezést tettek, amely elősegítheti ezt a hatékonyabb jövőt. A kutatók egy olyan szupravezető anyagot fedeztek fel, amely egyedülállóan érzékeny a külső ingerekre, és lehetővé teszi a szupravezető tulajdonságok tetszőleges fokozását vagy elnyomását. Ez új lehetőségeket nyit a kapcsolható, energiahatékony szupravezető áramkörök számára. A lap ben jelent meg A tudomány fejlődése.

A szupravezetés az anyag olyan kvantummechanikai fázisa, amelyben elektromos áram áramolhat át nulla ellenállású anyagon. Ez optimális elektronikus átviteli hatékonyságot eredményez. A szupravezetőket a legerősebb elektromágnesekben használják olyan fejlett technológiákhoz, mint a mágneses rezonancia képalkotás, a részecskegyorsítók, a fúziós reaktorok és még az égi vonatok is. Szupravezetők alkalmazását is találták… Mennyiségi statisztika.

Kihívások és innovációk a szupravezetési technológiákban

A mai elektronika félvezető tranzisztorokat használ az elektromos áram gyors be- és kikapcsolására, létrehozva az információfeldolgozásban használt diódákat és titkosításokat. Mivel ezeknek az áramoknak korlátozott elektromos ellenállású anyagokon kell átfolyniuk, az energia egy része hőként elpazarol. Ez az oka annak, hogy a számítógép idővel felmelegszik. A szupravezetéshez szükséges alacsony hőmérséklet jellemzően több mint 200 fok F Fagypont alatt ez az anyag nem praktikus kézi eszközökhöz. Ipari szinten azonban hasznos lehet.

READ  A NASA James Webb teleszkópja a WASP-39b exobolygó szén-dioxidjának első bizonyítékát rögzíti

A Chua Sanchez által vezetett kutatócsoport Washingtoni Egyetem, amely egy kivételes hangolhatóságú szokatlan szupravezető anyagot vizsgál. Ez a kristály mágneses europium atomok lapos lapjaiból áll, amelyek vas-, kobalt- és arzénatomok szupravezető rétegei közé helyezkednek el. A ferromágnesesség és a szupravezetés együttes megtalálása a természetben Sanchez szerint rendkívül ritka, az egyik fázis általában felülmúlja a másikat.

„Ez valójában nagyon kényelmetlen helyzet a szupravezető rétegek számára, mivel a környező európium atomok mágneses mezői átütik őket” – mondta Sanchez. „Ez gyengíti a szupravezetést, és korlátozott elektromos ellenállást eredményez.”

Fejlett kutatási technikák és eredmények

Hogy megértse e fázisok közötti kölcsönhatást, Sanchez egy évet töltött az ország egyik vezető röntgenfényforrásánál, az Advanced Photon Source-nál (APS), a DOE Tudományos Hivatal felhasználói létesítményénél Argonne-ban. Ott tartózkodása alatt támogatást kapott az Energetikai Tanszék Tudományos Diákköri Kutatási Programjától. Az APS 4-ID és 6-ID beamlines fizikusaival együttműködve Sanchez egy átfogó jellemzési platformot fejlesztett ki, amely képes komplex anyagok mikroszkopikus részleteinek vizsgálatára.

A röntgentechnikák kombinációjával Sanchez és munkatársai be tudták mutatni, hogy mágneses mező alkalmazása a kristályra átirányíthatja az európium mágneses erővonalait, hogy párhuzamosan futjanak a szupravezető rétegekkel. Ez kiküszöböli antagonista hatásukat, és nulla rezisztencia állapotot eredményez. Elektromos mérések és röntgenszórási technikák segítségével a tudósok meg tudták igazolni, hogy képesek szabályozni az anyag viselkedését.

„A szupravezetést szabályozó független tényezők természete annyira lenyűgöző, hogy fel lehet térképezni egy teljes módot ennek a hatásnak a szabályozására” – mondta Philip Ryan of Argonne, a cikk társszerzője. „Ez a lehetőség számos lenyűgöző ötletet vet fel, beleértve a kvantumeszközök térérzékenységének szabályozásának képességét.”

A csapat ezután nyomást gyakorolt ​​a kristályra, hogy érdekes eredményeket kapjon. Azt találták, hogy a szupravezetés kellőképpen megerősíthető ahhoz, hogy legyőzze a mágnesességet még térátirányítás nélkül is, vagy eléggé legyengíthető ahhoz, hogy a mágneses átirányítás ne tudjon nulla ellenállású állapotot létrehozni. Ez a kiegészítő paraméter lehetővé teszi az anyag mágneses érzékenységének szabályozását és testreszabását.

READ  Oldja meg a gyors rádiókitörések furcsa rejtélyét

„Ez az anyag izgalmas, mert intenzív verseny van több fázis között, és kis nyomás vagy mágneses mező alkalmazásával elősegítheti az egyik fázist a másikkal szemben, hogy be- és kikapcsolja a szupravezetést” – mondta Sanchez. „A szupravezetők túlnyomó többsége közel sem olyan könnyen átalakítható.”

Hivatkozás: „Átkapcsolható mező által indukált szupravezetés”, Joshua J. Sanchez, Gilberto Fabres, Youngseong Choi, Jonathan M. DeStefano, Elliott Rosenberg, Yue Shi, Paul Malinowski, Yina Huang, Igor Mazin, Jung-Woo Kim, Jeon-Hao Cho és Philip J. Ryan, 2023. november 24. A tudomány fejlődése.
doi: 10.1126/sciadv.adj5200