16:00 2022-07-06
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Un motor în patru timpi pentru atomi
_ A four -motor de cursă pentru atomi
Dacă comutați un pic în memoria unui computer și apoi îl schimbați din nou, ați restabilit starea inițială. Există doar două stări care pot fi numite „0 și 1”.
Cu toate acestea, un efect uimitor a fost descoperit acum la TU Wien (Viena): Într-un cristal pe bază de oxizi de gadoliniu și mangan, un S-a găsit comutatorul atomic care trebuie comutat înainte și înapoi nu doar o dată, ci de două ori, până când starea inițială este atinsă din nou. În timpul acestui proces dublu de pornire și oprire, rotația atomilor de gadoliniu realizează o rotație completă. Acest lucru amintește de un arbore cotit, în care o mișcare de sus și de jos este convertită într-o mișcare circulară.
Acest nou fenomen deschide posibilități interesante în fizica materialelor. Chiar și informațiile ar putea fi stocate cu astfel de sisteme. Ciudatul comutator atomic a fost prezentat acum în revista științifică Nature.
Cuplarea proprietăților electrice și magnetice
În mod normal, se face o distincție între proprietățile electrice și magnetice ale materialelor. Proprietățile electrice se bazează pe faptul că purtătorii de sarcină se mișcă – de exemplu electronii care călătoresc printr-un metal sau ionii a căror poziție este deplasată.
Proprietățile magnetice, pe de altă parte, sunt strâns legate de spin-ul atomilor. —momentul unghiular intrinsec al particulei, care poate indica într-o direcție foarte specifică, la fel ca axa de rotație a Pământului indică într-o direcție foarte specifică.
Cu toate acestea, există și materiale în care fenomenele electrice și magnetice sunt foarte strâns cuplate. Prof. Andrei Pimenov și echipa sa de la Institutul de fizică a stării solide de la TU Wien cercetează astfel de materiale. „Am expus un material special din gadoliniu, mangan și oxigen la un câmp magnetic și am măsurat modul în care polarizarea sa electrică s-a schimbat în acest proces”, spune Andrei Pimenov. „Am vrut să analizăm modul în care proprietățile electrice ale materialului pot fi modificate de magnetism. Și, în mod surprinzător, am dat peste un comportament complet neprevăzut.”
Înapoi la început în patru pași
La început, materialul este polarizat electric – pe de o parte este încărcat pozitiv, pe de altă parte este încărcat negativ. Apoi porniți un câmp magnetic puternic, iar polarizarea se schimbă foarte puțin. Cu toate acestea, dacă apoi opriți din nou câmpul magnetic, devine evidentă o schimbare dramatică: brusc polarizarea se inversează: partea care era încărcată pozitiv înainte este acum încărcată negativ și invers.
Acum puteți merge. prin același proces a doua oară: Din nou, porniți câmpul magnetic și polarizarea electrică rămâne aproximativ constantă. Dacă opriți câmpul magnetic, polarizarea se inversează din nou și astfel revine la starea inițială.
„Acest lucru este extrem de remarcabil”, spune Andrei Pimenov. „Efectuăm patru etape diferite, de fiecare dată când materialul își schimbă proprietățile interne, dar doar de două ori se schimbă polarizarea, astfel încât ajungi la starea inițială abia după a patra etapă.”
Motor în patru timpi pentru gadoliniu
O privire mai atentă arată că atomii de gadoliniu sunt responsabili pentru acest comportament: își schimbă direcția de rotație la fiecare dintre cei patru pași, de fiecare dată cu 90 de grade. „Într-un fel, este un motor în patru timpi pentru atomi”, spune Andrei Pimenov. „De asemenea, într-un motor în patru timpi, este nevoie de patru pași pentru a reveni la starea inițială – iar cilindrul se mișcă în sus și în jos de două ori în acest proces. În cazul nostru, câmpul magnetic se mișcă în sus și în jos de două ori înainte de starea inițială. este restabilit și spin-ul atomilor de gadoliniu îndreaptă din nou în direcția inițială.”
Teoretic, astfel de materiale ar putea fi folosite pentru a stoca informații: un sistem cu patru stări posibile ar avea o capacitate de stocare de doi biți per comutator, în loc de un bit obișnuit de informații pentru „0” sau „1”. ." Dar efectul este deosebit de interesant pentru tehnologia senzorilor: de exemplu, s-ar putea produce un contor pentru impulsuri magnetice în acest fel. Efectul oferă noi inputuri importante pentru cercetarea teoretică: este un alt exemplu de așa-numit „efect topologic”, o clasă de efecte materiale care atrag multă atenție în fizica stării solide de ani de zile și ar trebui să permită dezvoltarea materiale noi.
Comentarii:
Adauga Comentariu