פיזיקאים ייצרו מכשיר חדש שיכול להדגים את אפקט הול הקוונטי החריג. IN
מהו אפקט הול?
אפקט הול הקוונטי הוא תופעה מקרוסקופית.המהות שלו היא שההתנגדות הרוחבית בחומר משתנה בשלבים. ניתן לראות אותו במערכות אלקטרוניות דו מימדיות. זה דורש טמפרטורות נמוכות ושדות מגנטיים חזקים.
עם זאת, מערכת דו מימדית יכולה באופן ספונטניליצור שדה מגנטי משלהם, אפילו בהיעדר שדות חיצוניים. לדוגמה, בעזרת פרומגנטיות מסלולית, המתרחשת כתוצאה מאינטראקציה של אלקטרונים. זהו אפקט הול הקוונטי החריג.
דוגמה להשפעה בחיים האמיתיים
אם ניקח חוט רגיל שדרכו זורםזרם חשמלי, ולהשתמש בשדה המגנטי, אתה יכול ליצור מתח חשמלי חדש. זה יהיה בניצב לזרם הנוכחי. זהו מה שנקרא אפקט הול.
מקור: MaximeMartinez, CC BY-SA 4.0, דרך Wikimedia Commons
יש את הגרסה הקוונטית המקבילה שלוהשפעה שמתרחשת עם מרווחים מסוימים, או קוונטים. זה פתח את האפשרות להשתמש באפקט האנומלי הקוונטי של הול כדי ליצור חוטים חדשים מוליכים מאוד או אפילו מחשבים קוונטיים. עם זאת, הפיזיקה שמובילה לתופעה זו עדיין לא מובנת במלואה.
מה עשו המדענים?
קבוצת חוקרים בראשות עובדיםהמכון למדעי החומרים של אוניברסיטת צוקובה השתמש בחומר מבודד טופולוגי. בה, הזרם זורם בממשקים, אך אינו עובר דרך המסה הראשית כדי לגרום לאפקט הול הקוונטי.
פיזיקאים מצאו כי באמצעות פרומגנטיתחומר - ברזל - כשכבה העליונה של המכשיר, אפקט הקרבה המגנטית יכול להוביל לסדר מגנטי מבלי להכניס אי סדר. זה יכול היה להיגרם על ידי שיטה חלופית של סימום עם זיהומים מגנטיים.
נזכיר כי הסדר המגנטי(סידור מרחבי מסודר של מומנטים מגנטיים) נחקר בעיקר במוצקים שיש להם סדר ארוך טווח בסידור האטומים וסריג גבישי, שבצמתים שלו ממוקמים מעת לעת אטומים בעלי מומנטים מגנטיים.
איך היה הניסוי?
כתוצאה מכך, הזרם שנוצר על ידי אפקט הול האנומלי הקוונטי יכול לעבור לאורך גבול השכבה ללא פיזור. וזה מאוד שימושי לתפעול של מכשירים חדשים לחיסכון באנרגיה.
להכנת כלי סרט דקהטרומבנה חד-גבישי, המורכב משכבת ברזל על גבי טלוריד פח, גדל על תבנית על ידי אפיטקסית קרן מולקולרית. החוקרים מדדו את המגנטיזציה של פני השטח באמצעות נויטרונים, בעלי מומנט מגנטי אך ללא מטען חשמלי.
מה השורה התחתונה?
המדענים גילו שסדר פרומגנטי נוצר כשני ננומטר בשכבת הפח הטלורידי מהגבול עם ברזל. למרבה הפלא, הוא קיים אפילו בטמפרטורת החדר.
זה יעזור בפרויקט יישום spintronicsהדור הבא וליצור התקני מחשוב קוונטי. זה רק דורש שכבות המדגימות את אפקט הול הקוונטי החריג. כעת, כפי שהראה מחקר זה, זה די קל להשגה.
קרא עוד:
מטוס החלל יעביר מטען ל-ISS וינחת ב"שדה תעופה" רגיל
הכוכב התקרב לחור השחור והוא נקרע לגזרים: מדענים צפו בכך משלושה טלסקופים
פיזיקאים מסבירים את 'חוסר ההתאמה הקוסמית' של הוקינג: איך זה ישנה את המדע
תמונת שער: סיימון ווייטהד מאוסטרליה, CC BY 2.0, באמצעות ויקימדיה קומונס