Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy

Rekomendowane odpowiedzi

Przestrzeń jest zwykle postrzegana jako nieskończenie podzielna. Jeśli wybierzemy dwa dowolne punkty w przestrzeni, to możemy wyznaczyć pomiędzy nimi połowę odległości. Tymczasem dwóch naukowców z UCLA (Uniwersytet Kalifornijski w Los Angeles) zauważyło, że podzielenie przestrzeni na nieciągłe fragmenty, podobne do szachownicy, wyjaśnia pewne właściwości elektronów.

Profesor Chris Regan i student Matthew Mecklenburg pracowali nad tranzystorami z grafenu gdy stwierdzili, że potraktowanie przestrzeni jak szachownicy wyjaśnia, w jaki sposób elektrony mogą otrzymywać spin.

Naukowcy stwierdzili, że elektrony zyskują spin dzięki temu, że przebywają w określonej pozycji, na "czarnych" bądź "białych" polach "szachownicy". Moment własny pędu - czyli właśnie spin - pojawia się, gdy te "pola" są na tyle blisko siebie, że nie można znaleźć dzielącej ich granicy.

"Spin elektronów może pojawiać się dlatego, że przestrzeń w bardzo małych wymiarach nie jest gładka, ale pofragmentowana, jak szachownica" - stwierdził Regan.

Spin, dzięki temu, że może przyjmować tylko dwie wartości, pozwala wyjaśnić stabilność materii, naturę wiązań chemicznych i wiele innych zjawisk. Nie wiadomo jednak, w jaki sposób elektrony "zarządzają" spinem i związanym z nim ruchem obrotowym. Jeśli elektron ma średnicę, to jego powierzchnia musiałaby poruszać się szybciej od prędkości światła, co narusza teorię względności. Eksperymenty wykazały, że elektron nie ma średnicy, jest punktem bez powierzchni i mniejszych struktur.

Już w pierwszej połowie XX wieku Paul Dirac dowiódł, że spin elektronu jest związany ze strukturą czasoprzestrzeni, łącząc mechanikę kwantową z teorią Einsteina. Jednak równanie Diraca nie wyjaśnia, w jaki sposób elektron, który jest punktem, uzyskuje moment pędu, ani dlaczego spin przyjmuje tylko dwie wartości.

Teraz Regan i Mecklneburg wpadli na proste wyjaśnienie zagadki. "Chcieliśmy obliczyć wzmocnienie sygnału w grafenowym tranzystorze" - stwierdził. Do przeprowadzenia wyliczeń konieczne było zbadanie, w jaki sposób światło wpływa na elektrony w grafenie.

Elektrony te przeskakują pomiędzy atomami grafenu tak, jak figury po szachownicy, z tą jednak różnicą, że grafenowa "szachownica" jest trójkątna. Pola "ciemne" wskazują na "góra", pola "jasne" na "dół". Gdy elektron w grafenie zaabsorbuje foton, przeskakuje z pola jasnego na ciemne. To prowadzi do zmiany kierunku spinu. Innymi słowy, przesunięcie elektronu na inną pozycję zmienia jego spin. Spin jest zaś określany przez układ geometryczny siatki krystalicznej grafenu i jest różny od dotychczasowego spinu elektronu.

"Mój promotor doktoryzował się ze struktury elektronu. Byliśmy niezwykle podekscytowani stwierdzając, że spin zależy od siatki krystalicznej. To z kolei każe nam się zastanowić, czy zwykły spin elektronu nie powstaje w ten sam sposób" - mówi Mecklenburg.

Profesor Regan dodaje, że byłoby dziwne, gdyby tylko grafen posiadał sieć krystaliczną zdolną do generowania spinu.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

'Spin, dzięki temu, że może przyjmować tylko dwie wartości (...)'

 

dobrze jest mimo wszystko precyzowac o czym sie pisze. spin w ogolnosci moze przyjmowac wiecej wartosci niz dwie. 'spin' bez slowa 'elektronu', to troche jakby napisac, ze stworzenie stanelo na prawej nodze. teraz jest zagwozdka czy chodzi o czlowieka, czy o konia, a moze o stonoge ?

 

'Teraz Regan i Mecklneburg wpadli na proste wyjaśnienie zagadki'

 

no.. nie sadze, zeby wyjasnili zagadke ;) panowie zbudowali jedynie model, ktory wg nich dobrze opisuje zjawisko. w kwestii samego modelu dobrze byloby przeczytac oryginal lub co lepsze zapytac fachowca.

 

swoja droga jesli ten model dobrze opisuje rzeczywistosc, to powinien zostac potwierdzony eksperymentem. juz gdzies bylo pokazane, ze mozna badac spin na poszczegolnych atomach. nie wiem jak to sie ma do graphenu (chodzi o separacje przestrzenna). moze w ten sposob, odpowiednio obcinajac taki grafenowy arkusz, mozna byloby uzyskac spinowo spolaryzowane elektrony na jednym z jego koncow ?

 

ps. 'siatka' (krystaliczna), to po prostu (i po polsku) siec :P

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Ciężko może na to wpaść tak po prostu, ale po przeczytaniu tego artykułu staje się to swoistą oczywistością: znając kwantową naturę świata, trudno oczekiwać, że cząstki elementarne będą się przemieszczały w dowolne miejsca - przemieszczają się tylko tam, gdzie pozwala im na to różnica kwantowa. Oczywiście dawałoby to dużą swobodę, a skoro wygląda na to, że miejsca pobytu cząstek są ograniczone, to i czasoprzestrzeń też ma (musi mieć) naturę kwantową, która pozwala tylko na konkretne położenia cząstek.

 

Ostatnio słyszałem o teorii, która głosi, że tego typu ograniczenia wyglądają niczym "piksele" w świecie komputerów i mogą wskazywać na to, że żyjemy naprawdę w jakimś matriksie stworzonym przez kogoś o wyższym poziomie inteligencji. Oczywiście to tylko spekulacja, której nie sposób poprzeć żadnym dowodem, ale sam pomysł jest bardzo ciekawy. Mimo wszystko, ciężko poprzeć sam argument, że kwantyzacja wszystkiego wskazuje na nierealność naszego świata. W końcu natura działa według pewnych oczywistych zasad i najwidoczniej nasze zero-jedynkowe postrzeganie wzięło się właśnie z natury, która tak urządziła ten świat. Zresztą, kto wie - może żyjemy w rozbudowanej rzeczywistości wirtualnej...

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
'Spin, dzięki temu, że może przyjmować tylko dwie wartości (...)'

 

dobrze jest mimo wszystko precyzowac o czym sie pisze. spin w ogolnosci moze przyjmowac wiecej wartosci niz dwie. 'spin' bez slowa 'elektronu', to troche jakby napisac, ze stworzenie stanelo na prawej nodze. teraz jest zagwozdka czy chodzi o czlowieka, czy o konia, a moze o stonoge ?

Stanowczo przesadzasz. Nawet w tym artykule słowo "elektron" pojawia się przed pierwszym użyciem słowa "spin" i potrzeba naprawdę dużo złej woli, żeby domyślić się, że chodzi konkretnie o spin elektronu.

 

Pewnie jak kupowałeś ostatnio zamek do drzwi do domu to po powrocie oburzałeś się, że nie napisali nigdzie, że królewny nie ma w zestawie? ;)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

celowo podalem analogie do 'stworzenia'. tutaj 'spin' ma znaczenie nadrzedne, a 'zamek', ktory przytaczasz jest pojeciem wieloznacznym. swoja droga nie kupujesz zamku (tego od krolewny) w sklepie.

 

faktycznie czepiam sie. niestety dosc czesto zdarza sie, ze tutejsze tlumaczenia sa czesto nieadekwatne do oryginalu. pomijanie pewnych (chocby drobnych) fragmetow w tego typu tekstach powoduje, ze mozna kolosalnie zmienic znaczenie lub wrecz sens tekstu.

 

ubolewam nieco, ze M. Blonski tak niechetnie koryguje teksty. wlascie chyba w ogole ich nie koryguje. przejrzyj moje posty (niektore, ale zapewne wieksza czesc). problem w tym, ze czytaja to ludzie, ktorzy moga czerpac z tego jakas wiedze i utrwalaja ja w blednej postaci.

 

finalnie dla uzasadnienia mojej uwagi odsylam do zrodla http://www.newsroom.ucla.edu/portal/ucla/is-space-like-a-chessboard-199015.aspx

jest tam napisane wprost 'That the electron's spin can have only two values — not one, three or an infinite number — helps explain the stability of matter, the nature of the chemical bond and many other fundamental phenomena.' jak widac panowie nie odpuszczaja sobie 'elektronu'. rozumiem, ze tekst trzeba formatowac (m.in. dlugosc), ale nie nalezy przy okazji brutalnie okrajac go ze znaczenia. zeby uzmyslowic sobie 'zagrozenia' jakie moze to niesc ze soba polecam http://wyborcza.pl/1,75476,7019933,Dziennikarz_naukowy___apostol__laskawca_czy_balwan_.html

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
faktycznie czepiam sie.

I w zasadzie tyle mi wystarcza. Trzeba naprawdę dużo złej woli, żeby zacząć szukać innego znaczenia słowa spin, skoro przez całą notkę wyraźnie chodzi elektronach.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

@ mikroos

 

to nie zla wola lecz praktyka. jako dodatek podam tylko ciekawy przyklad z http://tnij.org/k3eh :

 

Jacek: A ja z termometru umieszczonego za oknem odczytam temperaturę w dniu dzisiejszym.

Prof. Fizycki: Temperaturę czego?

Jacek: Temperaturę powietrza

 

kazdy powinien domyslec sie, ze nie chodzilo o np. ptaka w locie, prawda ? ;)

jednakze sama jakosc tlumaczen nie jest tutaj meritum i chyba szkoda czasu na dygresje nt slusznosci lub nieslusznosci uwagi.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Świadomość to nie mózg.

 

Mózg jest kwantowym odbiornikiem duchowej świadomości.

Teoria dualizmu interakcyjnego John Carew Eccles'a,

oraz kwantowa teoria świadomości Orch-OR

Rogera Penrose i Stuarta Hameroffa - są prawdziwe.

Neuronalna transmisja synaptyczna w mózgu

- nie tworzy świadomości ani naszych myśli.

 

Przeczytajcie ten artykuł i poznajcie prawdę:

 

http://radioamator.elektroda.eu/swiadomosc.html

 

lub wpiszcie w wyszukiwarkę: świadomość to nie mózg

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Sadze że tu autorzy posunęli się zbyt daleko w upraszczaniu świata (przynajmniej tytuł to sugeruje). Zakaz Pauliego (który w zasadzie powinien nazywać się zezwoleniem - pozwala na przebywanie w tym samym miejscu jednocześnie dwóch fermionów o różnym spinie, pozostała materia nie jest do tego zdolna przy temp. > 0). Szachownicą o której mówią autorzy jest tu sam grafen posiadający skwantowane poziomy dostępne dla elektronów. Nie ma to nic wspólnego ze strukturą czasoprzestrzeni.

 

ps. swoja droga ciekawe jak teoria superstrun wyjaśnia istnienie spinu? chodzi o geometrię strun które tworzą elektron? czytał ktoś z Was o tym?

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli elektron ma średnicę, to jego powierzchnia musiałaby poruszać się szybciej od prędkości światła, co narusza teorię względności.

 

Wiele kosztowało mnie pozbycie się myślenia o spinie jako rezultacie obrotu własnego. A tu znowu, proszę... W "Krótkiej historii czasu" można znaleźć fantastyczne wyjasnienie związku spinu z grupą obrotów i nieszczęsnym skojarzeniem jakoby spin wynikał z obrotów.

 

kwadrat - spin 4 - wystarczy obrócić o kąt 2pi/4 (90) by uzyskać tę samą figurę.

prostokąt - spin 2 -> 2pi/2 (180)

^ (strzłka) - spin 1 -> 2pi/1 (360)

 

i teraz najlepsze:

elektron - spin 1/2 czyli 2pi/(1/2) = 4 pi = 720 stopni - trzeba go obrócić dwa razy o 360 żeby wyglądał  tak samo (moment pędu ponownie w swoim miejscu). Widać, że elektron ma więcej niż trzy wymiary a to co widzimy to tylko rzut elektronu na nasze trzy wymiary. Tako rzecze Stephen Hawking a ja mu wierzę :)

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Po raz pierwszy udało się zmierzyć spin elektronu w materiale. Osiągnięcie uczonych z Uniwersytetów w Bolonii, Wenecji, Mediolanie, Würzburgu oraz University of St. Andrews, Boston College i University of Santa Barbara może zrewolucjonizować sposób badania i wykorzystania kwantowych materiałów w takich dziedzinach jak biomedycyna, energia odnawialna czy komputery kwantowe. Pomiar spinu w kontekście topologii materiału, w którym był mierzony, był możliwy dzięki wykorzystaniu promieniowania synchrotronowego oraz nowoczesnym technikom modelowania zachowania materii.
      Profesor Domenico di Sante z Uniwersytetu w Bolonii wyjaśnia: Na zachowanie elektronów w materiałach mają wpływ pewne właściwości kwantowe, determinujące ich spin w materiale, w którym się znajdują. Tak jak na tor ruchu światła we wszechświecie ma wpływ obecność gwiazd, ciemnej materii czy czarnych dziur, które zaginają czasoprzestrzeń.
      Właściwości elektronu znamy od dawna, jednak dotychczas nikt nie bezpośrednio nie zmierzył „topologicznego spinu” elektronu. Uczeni z Włoch, Niemiec, Wielkiej Brytanii i USA wykorzystali efekt znany jako dichroizm kołowy. Zjawisko to polega na różnej absorpcji przez substancje światła spolaryzowanego kołowo prawo- i lewoskrętnie. W swoich badaniach skupili się na metalach kagome. To materiały, w których atomy tworzą – znany z tradycyjnego japońskiego koszykarstwa kagome – wzór składający się z sieci trójkątów o wspólnych wierzchołkach. Ta nietypowa geometria atomów powoduje, że elektrony zachowują się w takim materiale w sposób nietypowy, co pozwala badać niezwykłe zjawiska kwantowe. Metale kagome służą m.in. do badań nad nadprzewodnictwem wysokotemperaturowym. Pierwsze eksperymenty z nimi przeprowadzono w USA w 2018 roku.
      Teraz dwuwarstwowe metale kagome XV6Sn6 – gdzie X oznacza pierwiastek ziem rzadkich, tutaj były to terb, skand i holm – posłużyły do badania topologicznego spinu elektronu. Było to możliwe dzięki połączeniu eksperymentu z analizą teoretyczną. Teoretycy przeprowadzili najpierw złożone symulacje kwantowe na potężnych superkomputerach i poinstruowali eksperymentatorów, w którym miejscu materiału powinni mierzyć dichroizm kołowy, wyjaśnia Di Sante.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      W projektach związanych z syntezą termojądrową konieczne jest wykorzystanie materiałów odpornych na wysokie temperatury i uszkodzenia radiacyjne. Obiecujące pod tym względem są materiały bazujące na węglu, zwłaszcza nanorurki węglowe i grafen. Naukowcy z Zakładu Badań Reaktorowych NCBJ brali udział w badaniach odporności detektorów grafenowych na wysokie strumienie neutronów.

      Reaktory termojądrowe, takie jak powstające obecnie w Cadarache we Francji urządzenie badawcze ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), czy powstający w Hiszpanii jego następca – DEMO (Demonstration Power Plant), wykorzystują silne pole magnetyczne do uwięzienia plazmy, w której zachodzą reakcje syntezy lekkich jąder atomowych. By umożliwić efektywne zachodzenie reakcji syntezy, plazmę należy podgrzać do temperatury dziesiątek milionów stopni Celsjusza. Aby zapewnić stabilne działanie urządzenia, konieczna jest precyzyjna diagnostyka pola magnetycznego. Ze względu na działające na znajdującą się we wnętrzu reaktora elektronikę warunki, takie jak wysoka temperatura (rzędu kilkuset °C) czy silne promieniowanie neutronowe, większość komercyjnie dostępnych półprzewodnikowych czujników pola magnetycznego nie jest w stanie pracować w takich układach. Z tego powodu prowadzone są badania nad detektorami metalowymi, opartymi o chrom czy bizmut. Niestety, detektory oparte o nie mają niską czułość i duży przekrój czynny na oddziaływanie z neutronami.
      Interesującą alternatywą wydają się być detektory wykonane w technologii kwaziswobodnego grafenu epitaksjalnego na węgliku krzemu. Warstwy grafenu mogą być formowane w bardzo czułe sensory efektu Halla: jeżeli przewodnik, przez który płynie prąd elektryczny, znajduje się w polu magnetycznym, pojawia się w nim różnica potencjałów – tzw. napięcie Halla, które może posłużyć do pomiaru pola magnetycznego. Zbadana została już odporność grafenu na promieniowanie. Badania przeprowadzono wykorzystując zarówno wiązki jonów, protonów, jak i elektronów, i nie wykryto istotnych zmian właściwości napromienionych próbek. Przewidywania teoretyczne sugerują, że podobnie grafen reaguje na promieniowanie neutronowe, jednak nigdy wcześniej nie zostało to bezpośrednio potwierdzone eksperymentalnie.
      W pracy, która ukazała się na łamach czasopisma Applied Surface Science, zbadano wpływ prędkich neutronów na układ detektora opartego na grafenie. Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki (IMiF) funkcjonujący w Sieci Badawczej Łukasiewicz wytworzył strukturę składającą się z grafenu na wysyconej atomami wodoru powierzchni węglika krzemu 4H-SiC(0001). Całość pokryto dielektryczną pasywacją z tlenku glinu, stanowiącą zabezpieczenie środowiskowe warstwy aktywnej detektora – mówi dr inż. Tymoteusz Ciuk, kierujący pracami w Łukasiewicz-IMiF. Tak przygotowany układ został następnie poddany napromienieniu neutronami prędkimi wewnątrz rdzenia reaktora MARIA w NCBJ.
      Zamontowana w rdzeniu reaktora MARIA unikatowa instalacja do napromieniania neutronami prędkimi pozwala nam przeprowadzać badania materiałów, bądź podzespołów przewidywanych do wykorzystania w układach termojądrowych, w których także są generowane prędkie neutrony – opowiada dr inż. Rafał Prokopowicz, kierownik Zakładu Badań Reaktorowych NCBJ, współautor pracy. W przypadku badań nad strukturami detekcyjnymi z grafenu, próbki napromienialiśmy przez ponad 120 godzin neutronami prędkimi o fluencji rzędu 1017 cm–2, by oddać warunki, na jakie narażona jest elektronika w instalacjach termojądrowych – dodaje mgr Maciej Ziemba z Zakładu Badań Reaktorowych. „Aby zapewnić bezpieczeństwo badań, testy podzespołów wykonano, gdy aktywność próbek nie stanowiła już zagrożenia, czyli po kilku miesiącach od napromienienia”.
      Zarówno przed napromienieniem, jak i po napromienieniu próbek, w Instytucie Fizyki Politechniki Poznańskiej dokładnie zbadano ich strukturę i właściwości elektryczne. Wykorzystano do tego spektroskopię Ramana, badania efektu Halla, jak również wielkoskalowe modelowanie z użyciem teorii funkcjonału gęstości (DFT – density functional theory). Dodatkowo, naukowcy z Politechniki Poznańskiej przeprowadzili charakteryzację napromienionych struktur po ich wygrzewaniu w temperaturze od 100 do 350°C, by zbadać działanie temperatury, w połączeniu z wpływem prędkich neutronów, na właściwości elektryczne. Dzięki testom wykryto na przykład, że z powodu promieniowania, w materiale pojawia się zależność właściwości elektrycznych od temperatury, która nie występowała przed umieszczeniem próbek w strumieniu neutronów – wyjaśnia dr inż. Semir El-Ahmar, kierujący badaniami na Politechnice Poznańskiej. Co więcej, promieniowanie neutronowe powoduje zmniejszenie gęstości nośników ładunku w badanej strukturze. Okazuje się jednak, że odpowiada za to warstwa wodoru, a więc napromienienie jedynie w umiarkowanym stopniu wpływa na strukturę i właściwości grafenu.
      Na podstawie charakteryzacji właściwości badanych struktur przed napromienieniem i po ich napromienieniu, oceniono odporność grafenu na promieniowanie neutronowe jako bardzo dobrą. Gęstość uszkodzeń radiacyjnych była 7 rzędów wielkości mniejsza, niż wartość strumienia neutronów, co oznacza dość niski przekrój czynny grafenu na oddziaływanie z neutronami prędkimi. Mimo, iż wystąpiły uszkodzenia struktury spowodowane promieniowaniem, to w porównaniu z detektorami bazującymi na metalach, czułość układu z grafenem na pole magnetyczne pozostaje kilka rzędów wielkości większa – podsumowuje wyniki dr El-Ahmar. Dodatkowo, okazało się, że duża część uszkodzeń była związana nie z samymi warstwami grafenu, a z warstwą wodoru, która z kolei przy temperaturach powyżej 200°C, jakie będą panować w instalacjach takich jak DEMO, wykazuje wręcz pewien potencjał samo-naprawczy. Z uwagi na to, grafenowe detektory pola magnetycznego mogą stanowić obiecujące struktury do wykorzystania w reaktorach termojądrowych.
      Nad zastosowaniem grafenu jako bazy przy detekcji pola magnetycznego w instalacjach termojądrowych prowadzone będą dalsze badania. Naukowcy rozważają wykorzystanie innego typu podłoża – np. 6H-SiC(0001), na którym formowana struktura może być bardziej odporna na promieniowanie neutronowe. Rozważane jest też zastąpienie warstwy wodoru buforową warstwą atomów węgla.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Od dekad tranzystory są mniejsze i mniejsze. Dzięki temu w procesorze możemy upakować ich więcej. To zaś najłatwiejszy sposób na zwiększenie wydajności procesora. Powoli zbliżamy się do momentu, w którym nie będziemy już w stanie zmniejszać długości bramki tranzystora. Niewykluczone, że Chińczycy właśnie dotarli do tej granicy.
      Prąd w tranzystorze przepływa pomiędzy źródłem a drenem. Przepływ ten kontrolowany jest przez bramkę, która przełącza się pod wpływem napięcia. Długość bramki to kluczowy czynnik decydujący o rozmiarach tranzystora.
      W ostatnich latach naukowcy zaczęli eksperymentować z nowymi materiałami, z których chcą budować elektronikę przyszłości. W obszarze ich zainteresowań jest na przykład grafen – dwuwymiarowy materiał składający się z pojedynczej warstwy atomów węgla – czy disiarczek molibdenu, czyli warstwa atomów molibdenu zamknięta między dwiema warstwami siarki.
      Teraz specjaliści z Chin wykorzystali te materiały do zbudowania rekordowo małego tranzystora. Długość jego bramki wynosi zaledwie 0,34 nanometra. To tyle, co średnica atomu węgla.
      Nowy tranzystor można porównać do dwóch schodów. Na górnym znajduje się źródło, na dolnym zaś dren. Oba zbudowane są z tytanu i palladu. Powierzchnia schodów działa jak łączący je kanał. Jest ona zbudowana w pojedynczej warstwy disiarczku molibdenu, pod którą znajduje się izolująca warstwa ditlenku hafnu. Wyższy stopień zbudowany jest z wielu warstw. Na samy dole znajduje sie warstwa grafenu, nad nią zaś aluminium pokryte tlenkiem aluminium. Jego zadaniem jest oddzielenie grafenu i disiarczku molibdenu. Jedynym miejscem ich połączenia jest widoczna na grafice niewielka szczelina w wyższym stopniu.
      Gdy bramka zostaje ustawiona w pozycji „on” jej długość wynosi zaledwie 0,34 nm. Autorzy nowego tranzystora twierdzą, że nie uda się tej odległości już bardziej zmniejszyć. Na pewno zaś próba zbudowania jeszcze mniejszych tranzystorów będzie wymagała nowatorskiego podejścia do materiałów dwuwymiarowych.
      Ze szczegółami pracy zespołu z Tsinghua University można zapoznać się na łamach Nature.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Po raz pierwszy udało się zrekonstruować w laboratorium falową naturę elektronu, jego funkcję falową Blocha. Dokonali tego naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara (UCSB), a ich praca może znaleźć zastosowanie w projektowaniu kolejnych generacji urządzeń elektronicznych i optoelektronicznych.
      Elektrony zachowują się jednocześnie jak cząstki oraz jak fala. Ich falowa natura opisywane jest przez naukowców za pomocą obiektów matematycznych zwanych funkcjami falowymi. Funkcje te zawierają zarówno składowe rzeczywiste, jak i urojone. Z tego też powodu funkcji falowej Blocha elektronu nie można bezpośrednio zmierzyć. Można jednak obserwować powiązane z nią właściwości. Fizycy od dawna próbują zrozumieć, w jaki sposób falowa natura elektronów poruszających się przez sieć krystaliczną atomów, nadaje tej sieci właściwości elektroniczne i optyczne. Zrozumienie tego zjawiska pozwoli nam projektowanie urządzeń lepiej wykorzystujących falową naturę elektronu.
      Naukowcy z Santa Barbara wykorzystali silny laser na swobodnych elektronach, który posłuży im do uzyskanie oscylującego pola elektrycznego w półprzewodniku, arsenu galu. Jednocześnie za pomocą lasera podczerwonego o niskiej częstotliwości wzbudzali jego elektrony. Wzbudzone elektrony pozostawiały po sobie „dziury” o ładunku dodatnim. Jak wyjaśnia Mark Sherwin, w arsenku galu dziury te występują w dwóch odmianach – lekkiej i ciężkiej – i zachowują się jak cząstki o różnych masach.
      Para elektron-dziura tworzy kwazicząstkę zwaną ekscytonem. Fizycy z UCSB odkryli, że jeśli utworzy się elektrony i dziury w odpowiednim momencie oscylacji pola elektrycznego, to oba elementy składowe ekscytonów najpierw oddalają się od siebie, następnie zwalniają, zatrzymują się, zaczynają przyspieszać w swoim kierunku, dochodzi do ich zderzenia i rekombinacji. W czasie rekombinacji emitują impuls światła – zwany wstęgą boczną – o charakterystycznej energii. Emisja ta zawiera informacje o funkcji falowej elektronów, w tym o ich fazach.
      Jako, że światło i ciężkie dziury przyspieszają w różnym tempie w polu elektrycznym ich funkcje falowe Blocha mają różne fazy przed rekombinacją z elektronami. Dzięki tej różnicy fazy dochodzi do interferencji ich funkcji falowych i emisji, którą można mierzyć. Interferencja ta determinuje też polaryzację wstęgi bocznej. Może ona być kołowa lub eliptyczna.
      Autorzy eksperymentu zapewniają, że sam prosty stosunek pomiędzy interferencją a polaryzacją, który można zmierzyć, jest wystarczającym warunkiem łączącym teorię mechaniki kwantowej ze zjawiskami zachodzącymi w rzeczywistości. Ten jeden parametr w pełni opisuje funkcję falową Blocha dziury uzyskanej w arsenku galu. Uzyskujemy tę wartość mierząc polaryzację wstęgi bocznej, a następnie rekonstruując funkcję falową, która może się różnić w zależności od kąta propagacji dziury w krysztale, dodaje Seamus O'Hara.
      Do czego takie badania mogą się przydać? Dotychczas naukowcy musieli polegać na teoriach zawierających wiele słabo poznanych elementów. Skoro teraz możemy dokładnie zrekonstruować funkcję falową Blocha dla różnych materiałów, możemy to wykorzystać przy projektowaniu i budowie laserów, czujników i niektórych elementów komputerów kwantowych, wyjaśniają naukowcy.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Rozwiązaniem problemu pomiędzy szybkością działania komputerów kwantowych a koherencją kubitów może być zastosowanie dziur, twierdzą australijscy naukowcy. To zaś może prowadzić do powstania kubitów nadających się do zastosowania w minikomputerach kwantowych.
      Jedną z metod stworzenia kubitu – kwantowego bitu – jest wykorzystanie spinu elektronu. Aby uczynić komputer kwantowy tak szybkim, jak to tylko możliwe, chcielibyśmy mieć możliwość manipulowania spinami wyłącznie za pomocą pola elektrycznego, dostarczanego za pomocą standardowych elektrod.
      Zwykle spiny nie reagują na pole elektryczne, jednak z niektórych materiałach spiny wchodzi w niebezpośrednie interakcje z polem elektrycznym. Mamy tutaj do czynienia z tzw. sprzężeniem spinowo-orbitalnym. Eksperci zajmujący się tym tematem obawiają się jednak, że gdy taka interakcja jest zbyt silna, wszelkie korzyści z tego zjawiska zostaną utracone, gdyż dojdzie do dekoherencji i utraty kwantowej informacji.
      Jeśli elektrony zaczynają wchodzić w interakcje z polami kwantowymi, które im aplikujemy w laboratorium, są też wystawione na niepożądane zmienne pola elektryczne, które istnieją w każdym materiale. Potocznie nazywamy to „szumem”. Ten szum może zniszczyć delikatną informację kwantową, mówi główny autor badań, profesor Dimi Culcer z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii.
      Nasze badania pokazują jednak, że takie obawy są nieuzasadnione. Nasze teoretyczne badania wykazały, że problem można rozwiązać wykorzystując dziury – które można opisać jako brak elektronu – zachowujące się jak elektrony z ładunkiem dodatnim, wyjaśnia uczony.
      Dzięki wykorzystaniu dziur kwantowy bit może być odporny na fluktuacje pochodzące z tła. Co więcej, okazało się, że punkt, w którym kubit jest najmniej wrażliwy na taki szum, jest jednocześnie punktem, w którym działa on najszybciej. Z naszych badań wynika, że w każdym kwantowym bicie utworzonym z dziur istnieje taki punkt. Stanowi to podstawę do przeprowadzenia odpowiednich eksperymentów laboratoryjnych, dodaje profesor Culcer.
      Jeśli w laboratorium uda się osiągnąć te punkty, będzie można rozpocząć eksperymenty z utrzymywaniem kubitów najdłużej jak to możliwe. Będzie to też stanowiło punkt wyjścia do skalowania kubitów tak, by można było je stosować w minikomputerach.
      Wiele wskazuje na to, że takie eksperymenty mogą zakończyć się powodzeniem. Profesor Joe Salfi z University of British Columbia przypomina bowiem: Nasze niedawne eksperymenty z kubitami utworzonymi z dziur wykazały, że w ich wypadku czas koherencji jest dłuższy, niż się spodziewaliśmy. Teraz widzimy, że nasze obserwacje mają solidne podstawy teoretyczne. To bardzo dobry prognostyk na przyszłość.
      Praca Australijczyków została opublikowana na łamach npj Quantum Information.

      « powrót do artykułu
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...