Topologiaa magneetissa

04.09.2017

Louisiana-massaton-varauksenkantaja-magneetissa-300-t.jpgElektroniikan tavoitellessa yhä pienempiä transistoreita ja komponentteja niiden virrankulutus ja lämmöntuotanto aiheuttavat merkittäviä ongelmia laitteen suunnittelussa.

Topologisten materiaalien äskettäiset löydöt - uusi relativististen kvanttimateriaalien luokka - antavat suuren lupauksen energiaa säästävän elektroniikan käyttöön. Tutkijat Louisiana Consortium for Neutron Scatteringin professori John F. DiTusan johdolla sekä Tulanen yliopiston professori Zhiqiang Mao kanssa yhteistyökumppaneina Oak Ridge National Lab, National High Magnetic Field Laboratory, Florida State University ja New Orleansin yliopisto, raportoivat äskettäin topologisen käyttäytymisen ensimmäisestä havainnosta magneetissa, Sr1-yMn1-zSb2 (y, z <0,1).

"Tämä ensimmäinen havainto on merkittävä virstanpylväs uusien kvanttimateriaalien edistämisessä ja tämä keksintö avaa mahdollisuuden tutkia sen seurauksia. Varauksenkantajien lähes massattomalla käyttäytymisellä on mahdollisuuksia uusille laitekonsepteille, joissa hyödynnetään äärimmäisen vähäistä tehohäviötä", toteaa DiTusa.

Ilmaisu "topologiset materiaalit" viittaa materiaaleihin, joissa virtaa kantavat elektronit toimivat ikään kuin niillä ei olisi massaa, eli olisivat ominaisuuksiltaan kuin fotonit.

Erikoista on, että nämä sähköiset tilat ovat vankkoja ja immuuneja vioille ja häiriöille, koska ne ovat suojattuja siroamiselta symmetrian avulla. Tämä symmetriasuojaus johtaa erittäin korkeaan varauskuljettajien liikkuvuuteen, mikä aiheuttaa vähän tai ei ollenkaan resistanssia virran kululle. Tuloksilla odotetaankin olevan huomattava väheneminen lämmöntuotannossa ja energiansäästötehokkuudelle elektronisissa laitteissa.

Käytännön elektroniikkaan tällä löydöllä on vielä pitkä matka. Tulanen yliopiston ryhmää johtaneen fysiikan professori Zhiqiang Maon mukaan, "tuloksen odotetaan parantavan topologisten puolimetallien kiehtovien ominaisuuksien perustavaa laatua olevaa ymmärrystä".

19.01.2018Virran suunnan vaihto valolla
18.01.2018Kvanttitekniikkaa viestintään ja anturointiin merivesissä
17.01.2018Atomistoreita ja memristoreita
15.01.2018Magneettinen monopoli havaittu
12.01.2018Kubitteja kuluttajille?
11.01.2018Nanomateriaaleja polttokennojen katodeille
10.01.2018Elektronien kvanttivalssi
08.01.2018Postimerkkimäinen suojaustunniste
05.01.2018Uusia materiaaleja elektroniikalle
04.01.2018Suprajohtavuutta ja topologiaa

Siirry arkistoon »