11 februarie 2023 (Știri Nanowerk) Există diferențe majore între metale, prin care electronii circulă liber și izolatorii electrici, în care electronii sunt în esență imobili. Și în ciuda dificultăților evidente de a găsi o modalitate de a trece înainte și înapoi de la un metal la un izolator dintr-un material, fizicienii încearcă să descopere cum. „Să spunem că doriți să puneți miliarde de elemente de circuit pe un cip mic și apoi să controlați, la acea scară microscopică, dacă doar unul dintre elemente este metalic sau izolant într-un mod controlat”, a spus Debanjan Chowdhury, profesor asistent de fizică în cadrul colegiului. de Arte și Științe. „Ar fi remarcabil dacă ai putea controla dispozitivul microscopic prin apăsarea unui comutator.” Săpând în rezultatele experimentale recente din trecut pentru a încerca să concilieze experimentul cu teoria, Chowdhury și doctorandul Sunghoon Kim au descoperit că chiar și o mică cantitate de imperfecțiune, inerentă oricărui material din viața reală, joacă un rol cheie în dezvăluirea fizicii universale asociate cu experimentul. tranziție metal-izolator (Scrisori de recenzie fizică, „Tranziția continuă Mott în semiconductoarele Moiré: Rolul neomogenităților lungi de undă”). Înțelegerea fizicii din spatele acestei tranziții de fază misterioase ar putea duce la noi circuite microscopice complexe, supraconductori și izolatori exotici care ar putea fi folosite în calculul cuantic. Într-o lucrare influentă din 2021 (Natură, „Tranziția Mott continuă în superrețele moiré semiconductoare”), cercetătorii de la Cornell conduși de Kin Fai Mak, profesor de fizică (A&S) și Jie Shan, profesor de fizică aplicată și de inginerie (Inginerie), au demonstrat o tranziție între un metal și un izolator într-un singur material. Un experiment simultan al cercetătorilor de la Universitatea Columbia a raportat fenomene similare într-un material diferit.
Cu toate acestea, rezultatele experimentale nu s-au potrivit cu teoria de lungă durată care prezice modul în care ar trebui să se comporte rezistența electrică, a spus Chowdhury, coautor al lucrării Cornell din 2021.
Oamenii de știință au folosit diverse strategii în încercarea de a transforma un metal într-un izolator, a spus Chowdhury. Una este să adăugați impurități la material, care acționează ca bariere și împiedică mișcarea electronilor. Dar această abordare nu este foarte flexibilă, a spus el: este mai ușor să transformi metalul într-un izolator decât invers.
O altă abordare este să se epuizeze treptat aprovizionarea cu electroni din metal - aproape ca „închiderea unui robinet”, a spus el. Acest lucru poate crea un izolator, dar de obicei nu unul care are proprietăți interesante, a spus Chowdhury.
„Adevărata entuziasm cu experimentul Cornell din 2021”, a spus Chowdhury, „este că au descoperit cum să transforme metalul într-un izolator fără a adăuga impurități în sistem sau a schimba numărul de electroni”. Mak și Shan au folosit o rețea moiré – o inovație recentă la care sunt pionieri – pentru a realiza un sandwich din două straturi 2D de materiale semiconductoare, apoi au aplicat un câmp electric în direcția perpendiculară, pentru a comuta materialul între un metal și un izolator.
O propunere de teorie din 2008 a lui Senthil Todadri de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts a prezis că, pe măsură ce un material se apropie de punctul de tranziție de la metal la izolator, rezistența materialului va crește cu o cantitate universală - una guvernată doar de constante fundamentale ale naturii.
„Experimentul nu a constatat că acest lucru este adevărat în practică”, a spus Chowdhury. „Totuși, în același timp, experimentul a dezvăluit alte caracteristici care au demonstrat în mod clar că fizica observată în timpul acestei tranziții a fost universală.” Analizând experimentul din 2021, Kim și Chowdhury au ținut cont de faptul că teoria din 2008 a lui Todadri, un coautor al prezentului studiu, se baza pe un cristal perfect, fără imperfecțiuni.
„Pentru a rezolva puzzle-ul”, a spus Chowdhury, „conjectura noastră de pornire a fost poate că nu așa se manifestă de fapt tranziția în dispozitivul real. Dispozitivele reale vor avea întotdeauna unele imperfecțiuni. Dar este posibil ca imperfecțiunile să ajute la dezvăluirea caracteristicilor universale și interesante ale tranziției de la metal la izolator?” Pe măsură ce experimentații au schimbat câmpul electric, este probabil ca diferite părți ale materialului să fi suferit tranziția de la metal la izolator la valori diferite ale câmpului electric din cauza unui număr mic de imperfecțiuni inerente, a spus Chowdhury. În consecință, electronii care curg trebuie să găsească o cale prin aceste „insule” de regiuni izolatoare, încorporate într-o „mare” de metal.
Pentru a ține seama de observațiile experimentale, cercetătorii au concluzionat că există trei tipuri de regiuni în material: metalice, care au o rezistență scăzută; izolatoare, care au o rezistență foarte mare; și metalice, dar cu o rezistență mare universală guvernată doar de constante fundamentale ale naturii. Conectarea observațiilor la o teorie ajută la clarificarea naturii posibile a izolatorului rezultat, care ar putea avea proprietăți fascinante și utile, a spus Chowdhury.
Ar putea avea forma unui lichid cu spin cuantic, în care sarcina unui electron este eliberată din spinul său, ceea ce duce la o stare în care electronul se desparte efectiv în noi tipuri de excitații emergente. Deoarece această stare exotică ar putea codifica tot felul de informații în excitațiile nelocale, este considerată un pas cheie către calculul cuantic.
- Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
- Sursa: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62350.php
- 10
- 11
- 2021
- 2D
- 7
- 9
- a
- Despre Noi
- Cont
- act
- de fapt
- TOATE
- mereu
- sumă
- analiza
- și
- O alta
- separat
- aplicat
- abordare
- în jurul
- Arte
- Asistent
- asociate
- înapoi
- bariere
- bazat
- deoarece
- în spatele
- fiind
- între
- miliarde
- aduce
- candidat
- schimbarea
- taxă
- cip
- clar
- mai aproape
- Coautor
- Colegiu
- Columbia
- complex
- tehnica de calcul
- încheiat
- presupunere
- Conectarea
- prin urmare
- luate în considerare
- continuu
- Control
- controlată
- ar putea
- crea
- Cristal
- Data
- demonstrat
- În ciuda
- dispozitiv
- Dispozitive
- FĂCUT
- diferenţele
- diferit
- dificultăți
- direcţie
- vis
- în timpul
- mai ușor
- în mod eficient
- electric
- electroni
- element
- încorporat
- Inginerie
- În esență,
- Chiar
- Excitare
- Exotic
- experiment
- FAI
- fascinant
- Modă
- DESCRIERE
- camp
- Figura
- imaginat
- Găsi
- descoperire
- flexibil
- debit
- Curgere
- găsit
- din
- fundamental
- treptat
- ajutor
- ajută
- Cum
- Cum Pentru a
- Totuși
- HTTPS
- in
- Influent
- informații
- inerent
- Inovaţie
- Institut
- interesant
- IT
- în sine
- a sari
- doar unul
- Cheie
- Kim
- Rude
- cunoscut
- laborator
- mare
- straturi
- conduce
- conducere
- Led
- Probabil
- Lichid
- Jos
- face
- Massachusetts
- Institutul de tehnologie din Massachusetts
- Meci
- material
- Materiale
- metal
- Metale
- minte
- mişcare
- misterios
- Natură
- Nou
- număr
- evident
- ONE
- comandă
- Altele
- Hârtie
- piese
- trecut
- cale
- Perfect
- fază
- Fizică
- pionierat
- Plato
- Informații despre date Platon
- PlatoData
- Punct
- posibil
- practică
- a prezis
- estimarea
- prezenta
- Profesor
- proprietăţi
- propunere
- pune
- puzzle
- Cuantic
- cuantic calcul
- căutare
- real
- realizarea
- recent
- regiuni
- remarcabil
- Raportat
- cercetători
- Rezistență
- rezultând
- REZULTATE
- dezvălui
- Dezvăluit
- revelator
- revizuiască
- Rol
- Said
- acelaşi
- Scară
- ȘTIINȚE
- oamenii de stiinta
- semiconductor
- Semiconductori
- să
- Emisiuni
- Semnături
- asemănător
- simultan
- mic
- unele
- Rotire
- puternic
- Pornire
- Stat
- Pas
- strategii
- Studiu
- livra
- Intrerupator
- sistem
- Tehnologia
- trei
- Prin
- timp
- la
- spre
- tranziţie
- adevărat
- ÎNTORCĂ
- tipic
- înţelegere
- Universal
- universitate
- us
- utilizare
- Valori
- diverse
- dacă
- care
- voi
- în
- fără
- ar
- zephyrnet
Mai mult de la Nanowerk
Un salt cuantic în tehnologia oscilatoarelor mecanice
Nodul sursă: 2207023
Timestamp-ul: August 11, 2023
Hubble găsește în mod neașteptat un quasar dublu în univers îndepărtat
Nodul sursă: 2048568
Timestamp-ul: Aprilie 5, 2023
Degetele bionice creează hărți 3D ale țesutului uman, ale electronicelor și ale altor obiecte complexe
Nodul sursă: 1960431
Timestamp-ul: Februarie 15, 2023
Comutatorul – analog unui tranzistor – realizat dintr-o singură moleculă de fuleren
Nodul sursă: 1969579
Timestamp-ul: Februarie 21, 2023
În miezul celulei: noi perspective asupra utilizării medicamentelor bazate pe nanotehnologie
Nodul sursă: 1910647
Timestamp-ul: Jan 20, 2023
Folosind origami ADN pentru a arăta cum un receptor celular important poate fi activat într-un mod necunoscut anterior
Nodul sursă: 2448307
Timestamp-ul: Jan 19, 2024
Noile tranzistoare mecanice permit calcularea adaptabilă la mediu și fără electricitate
Nodul sursă: 2527498
Timestamp-ul: Mar 26, 2024
Văzând nevăzutul: cum fluturii pot ajuta oamenii de știință să detecteze cancerul
Nodul sursă: 2364143
Timestamp-ul: Noiembrie 3, 2023
Nou progres în terapia țintită a cancerului folosind nanoparticule inovatoare care activează imun
Nodul sursă: 2422022
Timestamp-ul: Decembrie 29, 2023
Țesătură din fibră de sticlă infuzată cu grafen unește conductivitate cu transparența electromagnetică
Nodul sursă: 2561332
Timestamp-ul: Aprilie 29, 2024
Utilizarea unui nanomaterial ieftin pentru a curăța dioxidul de carbon din emisiile industriale
Nodul sursă: 2160379
Timestamp-ul: Iulie 6, 2023