Для отправки ваших публикаций, пожалуйста, зарегистрируйтесь.

Если Вы уже зарегистрированы, то авторизуйтесь на сайте.


  1. Вход или регистрация
  1. Подписка

Физики сделали еще один шаг на пути к быстрым компьютерам
14 сентября 2015             

Физики сделали еще один шаг на пути к быстрым компьютерамМеждународная группа физиков, среди которых руководитель лаборатории "Топологические квантовые явления в сверхпроводящих системах" МФТИ Александр Голубов, представила на страницах журнала Science экспериментальное исследование явления, которое может использоваться для построения принципиально новой электроники - моттовского перехода, превращения диэлектрика в проводник.
 
Исследователи из Нидерландов, Великобритании, Италии, США и России провели серию экспериментов с моттовскими изоляторами. Эти материалы должны бы быть проводниками электрического тока, согласно зонной теории проводимости, однако на практике они оказываются диэлектриками. В общих чертах механизм, объясняющий эту аномалию, физикам известен, однако полной теории моттовских изоляторов пока что нет. Как такие материалы превращаются из изоляторов в проводники, тоже до конца не ясно.
 
Зонная теория проводимости - квантовая теория, разработанная в первой половине XX столетия для объяснения электрических свойств веществ. Она основана на идее квантовых энергетических уровней. Электроны в веществе могут либо иметь достаточную энергию для свободного перемещения и тогда попадают в зону проводимости, либо нет, и тогда говорят о запрещенной зоне.
 
В то же время, по предварительным оценкам, такой эффект способен открыть путь к более быстрым компьютерам. Моттовский переход происходит под воздействием ряда факторов, включающих магнитное поле, и за счет этого им можно управлять извне, пропуская или останавливая электрический ток в нужном месте. Такая схема могла бы заменить обычные транзисторы и при этом оказаться быстрее и компактнее: но для ее реализации нужна теория моттовского перехода.
 
Такая теория относится к числу фундаментальных концепций, объясняющих электрические свойства вещества. Она имеет непосредственное отношение не только к поведению моттовского изолятора, но также к сверхпроводимости и основам спинтроники, технологии, которая предполагает управление спинами электронов. Сверхпроводимость со спинтроникой относятся к тем направлениям, где можно ожидать радикальных технологических прорывов, поэтому понимание природы моттовского перехода важно не только с точки зрения "чистой теории".
 
В новом исследовании физики использовали специальную модель, которая позволяла изучать квантовые процессы в моттовском изоляторе при помощи так называемых магнитных вихрей. В этой модели, предложенной в 1993 году Валерием Винокуром и Дэвидом Нельсоном, внутри сверхпроводящего материала создается квантовый вихрь из электрического тока, и такие вихри сами по себе можно рассматривать как носители заряда. Причем, что особенно важно, в работе Винокура и Нельсона говорилось о фазовых переходах - сверхпроводник с магнитными вихрями вел себя то как сверхтекучая жидкость, то как стекло, в котором электрический ток распространяться не может. Варьируя температуру и магнитное поле, ученые переводили образец из одного состояния в другое, и именно эти наблюдения вкупе с рядом более новых данных были положены в основу нового исследования.
 
Для нового эксперимента ученые изготовили на кремниевой пластине квадратную матрицу из 300х300 ниобиевых "островков" диаметром около 220 нанометров и подвели к ней золотые и ниобиевые контакты. Образец изготовили стандартными методами фотолитографии и затем поместили в криостат, охладив до 1,4 кельвина, ниже температуры перехода ниобия в сверхпроводящее состояние. Ниобиевые "островки" стали сверхпроводниками, в них сформировались магнитные вихри, а далее исследователи проанализировали поведение системы в различных условиях.
 
В частности они измерили сопротивление образца и обнаружили, что эта величина меняется нелинейно с ростом магнитного поля. С теоретической точки зрения полученные результаты означают то, что моттовский переход действительно можно представить как превращение вещества из жидкого состояния в газ, что открывает дополнительные возможности для анализа феномена с позиций термодинамики. Причем разработанная учеными экспериментальная схема делает дальнейшие эксперименты сравнительно простыми, поскольку для них достаточно стандартных методов фотолитографии и температур, сравнимых с температурой жидкого гелия. Такие низкие температуры, кстати, уже научились получать без использования дорогого жидкого гелия: в прошлом году в МФТИ разместили подобную установку в лаборатории Междисциплинарного центра фундаментальных исследований.
 
По материалам новостного блога "Импульс"

и-Маш. Ресурс Машиностроения.

Обсудить новость на Форуме Машиностроителей     








Комментариев пока нет
Написать комментарий
Комментирование доступно при авторизации через любую из социальных сетей:



Написать комментарий как пользователь ВКОНТАКТЕ:


Написать комментарий как пользователь FACEBOOK:

Самое обсуждаемое за последнее время

    Другие публикации по теме





    Автоматизация промышленных предприятий Автоматизация промышленных предприятий
    Диспетчеризация производства, идентификация и прослеживаемость, управление КПЭ (KPI)...
    (495) 662-43-70
    Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси). Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Промышленное оборудование и инструмент
    Rodcraft (Родкрафт), Deprag, Stahlwille (Штальвиль), инструмент Atlas Copco (Атлас Копко), Chicago Pneumatic (Чикаго Пневматик), Fuji (Фуджи), Desoutter, Iscar (Искар), Sandvik Coromant (Сандвик Коромант), Mitsubishi (Митсубиси), Korloy (Корлой), Seco tools, SGS tools, Onsrud, Fette, Guhring и пр. Оборудование для маркировки. Маркировка труб, горячего металла в металлургии. Фаскосниматели (фаскорезы, кромкорезы), ручные фрезеры по металлу. Пневмодвигатели (пневматические двигатели, пневмомоторы).
    (495) 668-13-58
    ИРОК-2М. Купить. Инструкция.
    Инструмент ИРОК-2М от производителя. Купить. Скачать инструкцию и другие документы. Прочий электромонтажный инструмент и электрокомпоненты.
    (495) 668-13-58 доб. 4
    Реклама на сайте и-Маш Реклама на сайте и-Маш      
    pr()i-mash.ru