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量子材料的应用可能颠覆电子产业
2018-09-04 22:14:39 来源:博科技 作者:【 】 浏览:12次 评论:0

   量子材料是一种奇怪的物质,如果物理学家能够破解这种材料的工作原理的话,它通过iPhone导电的效率可能会比常用的导体硅高很多倍。

  密西根大学的一位物理学家在详细描述一本小说的过程中取得了更大的进步。量子材料,十二硼化镱,或YbB 12,并成像如何有效的电是通过这种材料。证明这种材料的导电性将有助于科学家了解自旋,电荷,和能量流在这些电磁材料中。

 

  YbB 12是一种非常干净的晶体,它具有导体和绝缘体的特性。也就是说,YbB 12的体积内部是一个绝缘体,不导电,而它的表面在导电方面非常高效。但是研究人员需要能够准确地测量这种材料在导电方面的能力。

  

 

  “现在,我们正在用电话交谈。手机内部是它的关键部件:一种由硅制成的晶体管,它可以通过这个装置传递电能。“项目负责人陆莉说,他是U-M大学物理副教授。“这些硅半导体使用它们自己的大部分材料来制造电流路径。这使得使电子设备变得更快或更紧凑变得困难。“

  

 

  用由手机制成的硅晶体管代替手机的硅晶体管量子材料会让手机更快-更轻。这是因为设备内的晶体管在表面上会很快地导电,但它可以变得小得多,在金属绝缘内部的一层下面有一个较轻的铁芯。

  量子材料不会局限于为我们的手机供电。它们可以用于量子计算,这是一个尚处于起步阶段的领域,但也可用于网络安全。我们的计算机目前通过处理二进制数字:0和1的数据来工作。但是计算机以这种方式处理数据的速度是有限的。相反,量子计算机将利用原子和电子的量子特性来处理信息,从而更快地处理海量信息。

  李研究了YbB 12,以了解该材料的电子签名,这告诉研究人员如何良好的材料导电。在一种高效导电的清洁金属中,电子在金属内部形成团簇。

  

 

  这些团簇的摆动导致材料电阻的振荡。这种振荡告诉研究人员,这种物质的传导效率有多高。电。在这项研究中,李能够测量块状绝缘子的电阻振荡,这是他四年来一直试图解决的问题。

  为了测量这种振荡,Li使用了位于佛罗里达州国家强磁场实验室的一个非常强大的磁铁。这个磁铁和你用来把照片贴在冰箱上的磁铁很相似,李说,但它的威力要大很多倍。一个冰箱磁铁的拉力约为0.1特斯拉,这是一个测量单位磁场。佛罗里达实验室的磁铁拉力为45特斯拉。这比核磁共振机上的磁铁强40倍。

  为了测量YbB 12的效率,李冉在磁铁存在的情况下通过样品进行电流测试。然后,他检查了整个样本的电压下降了多少。这告诉李,材料中有多少电阻。

 

  “我们终于找到了正确的证据。我们发现了一种材料,在它的内部是一个很好的绝缘体,但在它的表面是一个很好的导体-非常好,我们可以在这个导体上制作一个电路,“李说。“你可以想象,在一个微小的表面上,你可以有一个可以想象到的快速运动的电路。这就是我们希望在未来的电子产品中实现的目标。

  一个由rutgers领导的物理学家团队已经展示了一种在晶体管之间不消耗能量的方式,为低功率电子学和量子计算打开了大门,而量子计算的速度可能要比今天的计算机快得多。

  他们的发现涉及使用一种具有磁性和绝缘体特性的特殊材料混合物。

  “这种材料虽然在磁性方面被稀释了很多,但仍然可以像磁铁一样导电低温无能量这项研究的高级作者、新不伦瑞克罗格斯大学物理和天文学系副教授WeidaWu说。“至少在原则上,如果你能使它在更高的温度下工作,你可以用它来连接计算机和其他设备用的硅片内部的电子互连。”

 

  研究人员将铬和钒作为磁性元素与铋、锑、碲组成的绝缘体结合在一起。当这种特殊材料中的电子沿着一个方向排列时-就像指南针指向北方-电流只能沿其边缘向一个方向流动,从而导致零能量损失。这意味着,在计算机和其他电子产品中使用的硅片中的晶体管之间可以最大的效率导电。

  电流硅片吴说,主要使用金属作为晶体管中的电气互连,但这会导致大量的能量损失。

  科学家们证明了自旋电子在特殊的磁绝缘体中的均匀排列。量子反常霍尔绝缘子。它不带电能量损失当温度接近绝对零时:零下459.67华氏度。下一步将包括在更高、更实用的电子温度下演示这种现象,并为量子计算.


 

 

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