Fyysikot ovat tuottaneet uuden laitteen, joka voi osoittaa kvanttipoikkeaman Hall-ilmiön. SISÄÄN
Mikä on Hall-efekti?
Kvantti Hall-ilmiö on makroskooppinen ilmiö.Sen olemus on, että materiaalin poikittaisvastus muuttuu portaittain. Se voidaan havaita kaksiulotteisissa elektronisissa järjestelmissä. Tämä vaatii alhaisia lämpötiloja ja voimakkaita magneettikenttiä.
Kaksiulotteinen järjestelmä voi kuitenkin spontaanistiluovat oman magneettikentän, vaikka ulkoisia kenttiä ei olisikaan. Esimerkiksi orbitaalisen ferromagnetismin avulla, joka tapahtuu elektronien vuorovaikutuksen seurauksena. Tämä on epänormaali kvantti Hall-ilmiö.
Esimerkki vaikutuksista tosielämässä
Jos otamme tavallisen langan, jonka läpi virtaasähkövirtaa ja käyttää magneettikenttää, voit luoda uuden sähköjännitteen. Se on kohtisuorassa virtaan nähden. Tämä on niin kutsuttu Hall-efekti.
Lähde: MaximeMartinez, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commonsin kautta
Siellä on vastaava kvanttiversiovaikutus, joka ilmenee tietyillä lisäyksillä tai kvanteilla. Tämä avasi mahdollisuuden käyttää kvanttipoikkeavaa Hall-ilmiötä uusien erittäin johtavien johtojen tai jopa kvanttitietokoneiden luomiseen. Tähän ilmiöön johtavaa fysiikkaa ei kuitenkaan vielä täysin ymmärretä.
Mitä tutkijat ovat tehneet?
Työntekijöiden johtama tutkijaryhmäTsukuban yliopiston materiaalitieteen instituutissa käytettiin topologista eristemateriaalia. Siinä virta kulkee rajapinnoilla, mutta ei kulje päämassan läpi aiheuttaen kvanttipoikkeavaa Hall-ilmiötä.
Fyysikot ovat havainneet, että käyttämällä ferromagneettistamateriaali - rauta - laitteen yläkerroksena, magneettinen läheisyysvaikutus voi johtaa magneettiseen järjestykseen aiheuttamatta häiriöitä. Se saattoi johtua vaihtoehtoisesta menetelmästä doping magneettisten epäpuhtauksien kanssa.
Muista, että magneettinen järjestys(magneettisten momenttien järjestynyt spatiaalinen järjestely) tutkitaan eniten kiinteissä aineissa, joilla on pitkän kantaman järjestys atomien järjestelyssä ja kidehila, jonka solmuissa magneettimomentteja omaavia atomeja jaksoittain sijaitsee.
Miten kokeilu meni?
Tämän seurauksena kvanttipoikkeavan Hall-ilmiön synnyttämä virta voi kulkea kerroksen rajaa pitkin ilman sirontaa. Ja tämä on erittäin hyödyllistä uusien energiaa säästävien laitteiden käytössä.
Ohutkalvoinstrumentin valmistukseenyksikiteinen heterorakenne, joka koostuu rautakerroksesta tinatelluridin päällä, kasvatettiin mallille molekyylisädeepitaksialla. Tutkijat mittasivat pinnan magnetisoitumista neutroneilla, joilla on magneettinen momentti mutta ei sähkövarausta.
Mikä lopputulos on?
Tutkijat havaitsivat, että ferromagneettinen järjestys muodostuu noin kahden nanometrin päähän tinatelluridikerroksessa raudan rajasta. On huomattavaa, että se on olemassa jopa huoneenlämmössä.
Se auttaa spintroniikan toteutusprojektissaseuraavan sukupolven ja luoda kvanttilaskentalaitteita. Tämä vaatii vain kerroksia, jotka osoittavat kvanttipoikkeavan Hall-ilmiön. Nyt, kuten tämä tutkimus on osoittanut, se on melko helppo saada.
Lue lisää:
Avaruuslentokone toimittaa rahtia ISS:lle ja laskeutuu tavalliselle "lentoasemalle"
Tähti lähestyi mustaa aukkoa ja se repeytyi: tutkijat havaitsivat tämän kolmesta kaukoputkesta
Fyysikot selittävät Hawkingin "kosmisen yhteensopimattomuuden": kuinka se muuttaa tiedettä
Kansikuva: Simon Whitehead Australiasta, CC BY 2.0, Wikimedia Commonsin kautta