นักฟิสิกส์ได้ผลิตอุปกรณ์ใหม่ที่สามารถแสดงให้เห็นถึงเอฟเฟกต์ฮอลล์ที่ผิดปกติของควอนตัม ใน
ฮอลล์เอฟเฟกต์คืออะไร?
เอฟเฟกต์ควอนตัมฮอลล์เป็นปรากฏการณ์ขนาดมหภาคสาระสำคัญของมันคือความต้านทานตามขวางในวัสดุเปลี่ยนแปลงไปตามขั้นตอน สามารถสังเกตได้ในระบบอิเล็กทรอนิกส์สองมิติ ซึ่งต้องใช้อุณหภูมิต่ำและสนามแม่เหล็กแรงสูง
อย่างไรก็ตาม ระบบสองมิติสามารถเกิดขึ้นได้เองตามธรรมชาติสร้างสนามแม่เหล็กของตัวเอง แม้จะไม่มีสนามแม่เหล็กภายนอกก็ตาม ตัวอย่างเช่นด้วยความช่วยเหลือของเฟอร์โรแมกเนติกในวงโคจรซึ่งเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของอิเล็กตรอน นี่คือเอฟเฟกต์ควอนตัมฮอลล์ที่ผิดปกติ
ตัวอย่างผลกระทบในชีวิตจริง
หากเราใช้ลวดธรรมดาที่ไหลผ่านกระแสไฟฟ้า และใช้สนามแม่เหล็ก คุณสามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าใหม่ได้ จะตั้งฉากกับกระแสน้ำ นี่คือสิ่งที่เรียกว่า Hall effect
ที่มา: MaximeMartinez, CC BY-SA 4.0, ผ่าน Wikimedia Commons
มีเวอร์ชันควอนตัมที่สอดคล้องกันผลกระทบที่เกิดขึ้นกับการเพิ่มขึ้นบางอย่างหรือควอนตัม สิ่งนี้เปิดโอกาสในการใช้เอฟเฟกต์ฮอลล์ผิดปกติของควอนตัมเพื่อสร้างสายไฟที่มีการนำไฟฟ้าสูงหรือแม้แต่คอมพิวเตอร์ควอนตัม อย่างไรก็ตาม ฟิสิกส์ที่นำไปสู่ปรากฏการณ์นี้ยังไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้
นักวิทยาศาสตร์ได้ทำอะไร?
กลุ่มนักวิจัยนำโดยพนักงานสถาบันวัสดุศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัย Tsukuba ใช้วัสดุฉนวนทอพอโลยี ในนั้นกระแสจะไหลที่ส่วนต่อประสาน แต่ไม่ผ่านมวลหลักเพื่อทำให้เกิดเอฟเฟกต์ฮอลล์ผิดปกติของควอนตัม
นักฟิสิกส์ได้ค้นพบว่าการใช้เฟอร์โรแมกเนติกматериал — железо — в качестве верхнего слоя устройства, магнитный эффект близости может привести к магнитному упорядочению без внесения беспорядка. Его мог вызвать альтернативный метод легирования магнитными примесями.
จำได้ว่าการสั่งแม่เหล็ก(การจัดเรียงเชิงพื้นที่ของโมเมนต์แม่เหล็ก) มีการศึกษามากที่สุดในของแข็งที่มีลำดับระยะยาวในการจัดเรียงอะตอมและโครงผลึกคริสตัลที่โหนดซึ่งมีอะตอมที่มีโมเมนต์แม่เหล็กเป็นระยะ
การทดลองเป็นอย่างไร?
เป็นผลให้กระแสที่สร้างโดยเอฟเฟกต์ฮอลล์ผิดปกติของควอนตัมสามารถผ่านไปตามขอบเขตของเลเยอร์ได้โดยไม่กระเจิง และสิ่งนี้มีประโยชน์มากสำหรับการทำงานของอุปกรณ์ประหยัดพลังงานแบบใหม่
สำหรับทำเครื่องฟิล์มบางโครงสร้างเฮเทอโรโครงสร้างผลึกเดี่ยวซึ่งประกอบด้วยชั้นของเหล็กบนดีบุกเทลลูไรด์ ถูกปลูกบนเทมเพลตโดยใช้ epitaxy ของลำแสงโมเลกุล นักวิจัยวัดการสะกดจิตของพื้นผิวโดยใช้นิวตรอนซึ่งมีโมเมนต์แม่เหล็กแต่ไม่มีประจุไฟฟ้า
บรรทัดล่างคืออะไร?
นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าลำดับเฟอร์โรแมกเนติกถูกสร้างขึ้นประมาณ 2 นาโนเมตรในชั้นเทลลูไรด์ดีบุกจากขอบเขตด้วยเหล็ก เป็นที่น่าสังเกตว่ามันดำรงอยู่ได้แม้ที่อุณหภูมิห้อง
มันจะช่วยในโครงการดำเนินการ spintronicsรุ่นต่อไปและสร้างอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ควอนตัม สิ่งนี้ต้องการเพียงแค่เลเยอร์ที่แสดงเอฟเฟกต์ฮอลล์ที่ผิดปกติของควอนตัม ดังที่การศึกษานี้แสดงให้เห็น มันค่อนข้างง่ายที่จะได้รับ
อ่านเพิ่มเติม:
เครื่องบินอวกาศจะส่งสินค้าไปยังสถานีอวกาศนานาชาติและลงจอดที่ "สนามบิน" ปกติ
ดาวฤกษ์เข้าใกล้หลุมดำและแตกออกจากกัน: นักวิทยาศาสตร์สังเกตสิ่งนี้จากกล้องโทรทรรศน์สามตัว
นักฟิสิกส์อธิบาย 'จักรวาลไม่ตรงกัน' ของ Hawking: มันจะเปลี่ยนวิทยาศาสตร์ได้อย่างไร
ภาพปก: Simon Whitehead จากออสเตรเลีย CC BY 2.0 ผ่าน Wikimedia Commons