Fizycy opracowali nowe urządzenie, które może zademonstrować kwantowy anomalny efekt Halla. W
Czym jest efekt Halla?
Kwantowy efekt Halla jest zjawiskiem makroskopowym.Jego istotą jest to, że opór poprzeczny w materiale zmienia się stopniowo. Można to zaobserwować w dwuwymiarowych układach elektronicznych. Wymaga to niskich temperatur i silnych pól magnetycznych.
Jednak układ dwuwymiarowy może spontaniczniegenerują własne pole magnetyczne, nawet przy braku pól zewnętrznych. Na przykład za pomocą orbitalnego ferromagnetyzmu, który powstaje w wyniku interakcji elektronów. To jest anomalny kwantowy efekt Halla.
Przykład efektu w prawdziwym życiu
Jeśli weźmiemy zwykły drut, przez który przepływaprąd elektryczny i używając pola magnetycznego, możesz wytworzyć nowe napięcie elektryczne. Będzie prostopadła do przepływu prądu. Jest to tak zwany efekt Halla.
Źródło: MaximeMartinez, CC BY-SA 4.0, za pośrednictwem Wikimedia Commons
Istnieje odpowiednia wersja kwantowaefekt, który występuje z pewnymi przyrostami lub kwantami. Otworzyło to możliwość wykorzystania anomalnego kwantowego efektu Halla do stworzenia nowych przewodów o wysokiej przewodności, a nawet komputerów kwantowych. Jednak fizyka, która prowadzi do tego zjawiska, wciąż nie jest w pełni zrozumiała.
Co zrobili naukowcy?
Grupa badaczy kierowana przez pracownikówInstytut Materiałoznawstwa Uniwersytetu Tsukuba zastosował topologiczny materiał izolacyjny. W nim prąd płynie przez interfejsy, ale nie przechodzi przez główną masę, aby wywołać anomalny kwantowy efekt Halla.
Fizycy odkryli, że za pomocą ferromagnetykówmateriał - żelazo - jako wierzchnia warstwa urządzenia, efekt bliskości magnetycznej może doprowadzić do uporządkowania magnetycznego bez wprowadzania chaosu. Mogło to być spowodowane alternatywną metodą domieszkowania domieszkami magnetycznymi.
Przypomnij sobie, że zamawianie magnetyczne(uporządkowany przestrzenny układ momentów magnetycznych) jest najbardziej badany w ciałach stałych, które mają uporządkowanie dalekiego zasięgu w układzie atomów i sieci krystalicznej, w węzłach, w których okresowo znajdują się atomy z momentami magnetycznymi.
Jak przebiegł eksperyment?
W rezultacie prąd generowany przez anomalny kwantowy efekt Halla może przepływać wzdłuż granicy warstwy bez rozpraszania. A to jest bardzo przydatne przy obsłudze nowych energooszczędnych urządzeń.
Do robienia instrumentu cienkowarstwowegoheterostrukturę monokryształu, która składa się z warstwy żelaza na wierzchu tellurku cyny, wyhodowano na szablonie metodą epitaksji z wiązek molekularnych. Naukowcy zmierzyli namagnesowanie powierzchni za pomocą neutronów, które mają moment magnetyczny, ale nie mają ładunku elektrycznego.
Jaki jest wynik finansowy?
Naukowcy odkryli, że porządek ferromagnetyczny ustala się w odległości około dwóch nanometrów w warstwie tellurku cyny od granicy z żelazem. Co ciekawe, występuje nawet w temperaturze pokojowej.
Pomoże w projekcie wdrożeniowym spintronikinowej generacji i tworzyć kwantowe urządzenia obliczeniowe. Wymaga to tylko warstw, które demonstrują anomalny kwantowy efekt Halla. Teraz, jak pokazało to badanie, jest to dość łatwe do uzyskania.
Czytaj więcej:
Samolot kosmiczny dostarczy ładunek na ISS i wyląduje na zwykłym „lotnisku”
Gwiazda zbliżyła się do czarnej dziury i została rozerwana: naukowcy obserwowali to z trzech teleskopów
Fizycy wyjaśniają „kosmiczną niedopasowanie” Hawkinga: jak zmieni naukę
Zdjęcie na okładce: Simon Whitehead z Australii, CC BY 2.0, za pośrednictwem Wikimedia Commons