Dolar 13,5906
Euro 15,3931
Altın 791,56
BİST 1.979,83
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 4 °C
Hafif Yağmurlu

Elektronik Cihazlarda Güç Tüketiminde Çığır Açan Keşif

09.11.2021
103
Elektronik Cihazlarda Güç Tüketiminde Çığır Açan Keşif

Fütüristik Elektronik Sanatçı Konsepti

Yakın zamanda yayınlanan yeni bir FLEET teorik çalışmasında, Berry eğriliği olarak da bilinen topolojik manyetik monopol arayışında sözde ‘sigara tabancası’ bulundu.

Keşif, denge dışı sistemlerde topolojik etkilerin araştırılmasında bir atılımdır.

UNSW fizikçisi ve Doçent Dimi Culcer liderliğindeki grup, yalnızca Berry eğriliğine kadar izlenebilen yarı iletken delik sistemlerinde düzlem içi bir manyetik alan tarafından yönlendirilen alışılmadık bir Hall etkisi tanımladı.

Gelişmiş topolojik etkiler, düşük enerjili topolojik elektroniklerin büyük ölçekli, oda sıcaklığında çalışma için uygun olmasına izin verecek ve bu nedenle gelecekteki elektronik sürdürülebilirliğine yönelik IEEE yol haritasını destekleyecektir.

Tepkiyi yalıtmak bir dönüm noktası

Araştırma ekibi lideri A/Prof Dimi Culcer (UNSW), “’Düzenli iletkenlerde’ topolojik yanıtları izole etmek tarihsel olarak zor bir görev olmuştur” diyor. “Bu topolojik tepkilerin katılarda her yerde olduğuna inanılsa da.”

Kuantum Hall ve kuantum spin-Hall etkileri gibi nicelenmiş tepkiler, topolojinin net bir parmak izini sağlar, ancak bunlar yalnızca tek boyutlu (1D) sistemlerde gözlemlenmiştir ve kenar durumların varlığıyla yakından bağlantılıdır.

Yüzeye Dik Manyetik Alanlı Konvansiyonel Hall Etkisi

Yüzeye dik manyetik alan ile geleneksel Hall etkisini ölçmek için deneysel bir kurulum.

‘Düzenli’ iletkenlerde, yani 2D ve 3D sistemlerde, örneğin anormal Hall etkisine topolojik katkıları öngören çok sayıda teorik literatür mevcuttur, ancak bunlar hiçbir zaman bir taşıma ölçümünde açık bir şekilde gözlemlenmemiştir.

Bunun iki ana nedeni vardır: (i) spin-up ve spin-down elektronları genellikle zıt katkılarda bulunur ve bunlar neredeyse birbirini götürür; (ii) geriye kalan her şey düzensizlik tarafından ezilir.

Yeni FLEET belgesi, Berry eğriliğinin ve yalnızca Berry eğriliğinin, uygulanan düzlem içi manyetik alandaki Hall sinyali lineerinden sorumlu olduğu iki boyutlu bir sistem tanımlayarak bu uzun süredir devam eden eksikliği giderir.

UNSW Doktora öğrencisi James Cullen, “Dikkat çekici bir şekilde, tüm bozukluk katkıları ortadan kalkıyor: Bunun doğru olduğu başka bir çok boyutlu sistemin farkında değiliz” diyor. “Deneysel ölçümüne dünya çapındaki herhangi bir son teknoloji laboratuvar tarafından erişilebilir, bu nedenle deneycilerden büyük ilgi bekliyoruz.”

Berry eğriliği, anormal Hall etkisi ve topolojik malzemeler

Araştırma ekibi, geometri ve genel görelilikte rutin olarak ortaya çıkan paralel taşıma kavramını düşünürsek anlaşılabilecek olan ‘Berry eğriliği’ adı verilen matematiksel izi aradı.

Dimi, “Bir vektörü, katı bir nesnenin yüzeyinde bir yere yerleştirdiğimiz bir ok olarak düşünün” diye açıklıyor. “Şimdi oku her zaman yüzeye aynı açıda gösterdiğinden emin olarak hareket ettiriyoruz – bu aslında Dünya yüzeyinde yürüyen bir insan gibidir. Sonunda oku, etrafında döndükten sonra başlangıç ​​noktasına geri getiriyoruz ve genel olarak farklı bir yönü gösterdiğini görüyoruz – sihirli bir şekilde bir açıyla dönmüş. Bu açının boyutu, yüzeyin eğriliği ile belirlenir. “

Manyetik Alana Hall İletkenlik Tepkisi

Manyetik alana Hall iletkenlik yanıtı.

Kuantum mekaniğinde vektörler yerine dalga fonksiyonlarına sahibiz, ancak aynı resmi kullanarak dinamikleri tanımlayabiliriz ve eğriliğe Berry eğriliği denir.

Dönme açısı, 1980’lerde problemi formüle eden matematiksel fizikçi Prof Sir Michael Berry’nin adını taşıyan ünlü Berry fazı ile değiştirilir. Daha sonra, Nobel ödüllü David Thouless, UT Austin’den Qian Niu’nun çalışması üzerine bina, Berry eğriliğinin gıpta edilen manyetik monopol gibi davrandığını gösterdi – ancak gerçek uzayda değil, momentum uzayında, en yoğun madde fizikçilerinin düşündüğü alan. içinde.

Berry eğriliği, denge dışı sistemlerde topolojik etkilere neden olur, çünkü bir elektrik alanı uygulandığında bir elektron hızlanır, dolayısıyla momentumu değişir. Bu gerçekleştiğinde, paralel taşımada ‘ok’ döndürüldüğü gibi dalga fonksiyonu yavaş yavaş değişir ve bu kademeli dönüşün bir sonucu olarak enine (Hall) bir akım üretilir. Denge dışı fizik için temel olan Onsager ilişkileri, Hall akımının enerjiyi dağıtmadığını söylüyor. Uç durum, kenar akımlarının etkin bir şekilde sıfır elektrik direnciyle akabildiği topolojik malzemelerin işlevi için bir kuantum etkisi anahtarı olan kuantum anormal Hall etkisidir (QAHE).

(“Kuantum”, enine (Hall) dirençteki “adım” geçişini tanımlar – yani, düzgün bir şekilde değil, ayrı adımlarla değişir – “anormal”, fenomenin uygulanan herhangi bir manyetik alan yokluğunda meydana gelmesini ifade eder.)

Araştırmacılar, daha yüksek sıcaklıklarda topolojik davranışı korumak için QAHE’yi geliştirmeyi ve oda sıcaklığında çalışma için uygun olabilecek topolojik elektroniklere izin vermeyi amaçlamaktadır.

Dimi, “Oda sıcaklığındaki QAHE tarafından izin verilen elektrik direncindeki önemli azalma, elektronik cihazlarda güç tüketimini önemli ölçüde azaltmamızı sağlayacaktır” diyor.

Referans: James H. Cullen, Pankaj Bhalla, E. Marcellina, AR Hamilton ve Dimitrie Culcer tarafından “Manyetik olmayan bir iletkende topolojik bir anormal Hall etkisi oluşturma: Berry eğriliğinin doğrudan bir sondası olarak bir düzlem içi manyetik alan”, 21 Haziran 2021, Fiziksel İnceleme Mektupları.
DOI 10.1103/PhysRevLett.126.256601

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.