منوعات

فيزياء المادة المكثفة: موصل فائق جديد أحادي البعد

في تطور مهم في مجال الموصلية الفائقة، نجح الباحثون في جامعة مانشستر في تحقيق موصلية فائقة قوية في المجالات المغناطيسية العالية باستخدام نظام أحادي البعد (1D) تم إنشاؤه حديثًا. يفتح هذا التقدم طريقًا واعدًا لتحقيق الموصلية الفائقة في نظام هول الكمي، وهو تحدٍ طويل الأمد في فيزياء المادة المكثفة.

الموصلية الفائقة، وهي قدرة بعض المواد على توصيل الكهرباء بدون مقاومة، تحمل إمكانات هائلة للتقدم في تقنيات الكم. ومع ذلك، فإن تحقيق الموصلية الفائقة في نظام هول الكمي، الذي يتميز بالتوصيل الكهربائي الكمي، أثبت أنه يمثل تحديًا كبيرًا.

البحث نُشر هذا الأسبوع (25 أبريل 2024) في طبيعة، تفاصيل العمل المكثف الذي قام به فريق مانشستر بقيادة البروفيسور أندريه جيم، والدكتور جوليان باريير، والدكتور نا شين لتحقيق الموصلية الفائقة في نظام القاعة الكمومية. اتبعت جهودهم الأولية المسار التقليدي حيث تم دفع الدول الطرفية المضادة للانتشار إلى بعضها البعض. ومع ذلك، فقد ثبت أن هذا النهج محدود.

يوضح الدكتور باريير، المؤلف الرئيسي للدراسة: “كانت تجاربنا المبكرة مدفوعة في المقام الأول بالاهتمام القوي المستمر بالموصلية الفائقة القريبة المستحثة على طول حالات حافة هول الكمومية”. “لقد أدى هذا الاحتمال إلى العديد من التنبؤات النظرية فيما يتعلق بظهور جسيمات جديدة تعرف باسم الأنيونات غير الأبيلية.”

استكشف الفريق بعد ذلك استراتيجية جديدة مستوحاة من عملهم السابق الذي يوضح أن الحدود بين مجالات الجرافين يمكن أن تكون موصلة للغاية. ومن خلال وضع جدران المجال هذه بين اثنين من الموصلات الفائقة، فقد حققوا القرب النهائي المطلوب بين حالات الحافة المضادة للانتشار مع تقليل تأثيرات الاضطراب.

يتذكر الدكتور باريير قائلاً: “لقد شجعنا على ملاحظة التيارات الفائقة الكبيرة عند درجات حرارة معتدلة نسبياً تصل إلى درجة كلفن واحدة في كل جهاز صنعناه”.

كشفت المزيد من التحقيقات أن الموصلية الفائقة القريبة لم تنشأ من حالات هول الكمومية المنتشرة على طول جدران المجال، بل من الحالات الإلكترونية أحادية الأبعاد الموجودة داخل جدران المجال نفسها. أظهرت هذه الحالات أحادية الأبعاد، والتي تم إثبات وجودها من قبل المجموعة النظرية للبروفيسور فلاديمير فالكو من معهد الجرافين الوطني، قدرة أكبر على التهجين مع الموصلية الفائقة مقارنة بحالات حافة هول الكمومية. يُعتقد أن الطبيعة المتأصلة أحادية البعد للحالات الداخلية هي المسؤولة عن التيارات الفائقة القوية التي لوحظت في المجالات المغناطيسية العالية.

يفتح هذا الاكتشاف للموصلية الفائقة أحادية الوضع طرقًا مثيرة لمزيد من البحث. يوضح الدكتور باريير: «في أجهزتنا، تنتشر الإلكترونات في اتجاهين متعاكسين في نفس الفضاء النانومتري ودون انتشار. “إن مثل هذه الأنظمة أحادية الأبعاد نادرة للغاية وتبشر بحل مجموعة واسعة من مشاكل الفيزياء الأساسية.”

وقد أثبت الفريق سابقًا القدرة على التعامل مع هذه الحالات الإلكترونية باستخدام جهد البوابة ومراقبة الموجات الإلكترونية الدائمة التي تعدل خصائص التوصيل الفائق.

“إنه لأمر رائع أن نفكر فيما يمكن أن يجلبه لنا هذا النظام الجديد في المستقبل. تقدم الموصلية الفائقة أحادية الأبعاد طريقًا بديلاً لتحقيق أشباه الجسيمات الطوبولوجية التي تجمع بين تأثير هول الكمي والموصلية الفائقة،” يخلص الدكتور. وهذا مجرد مثال واحد على الإمكانات الهائلة التي تحملها اكتشافاتنا. »

بعد مرور 20 عامًا على ظهور أول مادة جرافين ثنائية الأبعاد، يمثل هذا البحث الذي أجرته جامعة مانشستر إنجازًا جديدًا في مجال الموصلية الفائقة. ومن المتوقع أن يفتح تطوير هذا الموصل الفائق الجديد أحادي الأبعاد الباب أمام التقدم في تقنيات الكم ويمهد الطريق لمزيد من استكشاف الفيزياء الجديدة، مما يجذب اهتمام مختلف المجتمعات العلمية.

(علامات للترجمة) سبينترونيكس؛ فيزياء الكم؛ الفيزياء؛ الجرافين. أبحاث الإلكترونيات السبينية؛ أجهزة الكمبيوتر الكمومية؛ أجهزة الكمبيوتر والإنترنت. التشفير

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى