به نقل از «ایران اکونومیست»

ایجاد حالت کوانتومی عجیب در دمای اتاق

تاریخ انتشار: ۹ آبان ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۳۰۲۹۷۱

محققان دانشگاه پرینستون توانستند حالت کوانتومی عجیب و غریبی را در یک ماده غیر عادی در دمای اتاق به نمایش بگذارند.

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از نیواطلس،‌ بسیاری از اثرات کوانتومی را تنها می‌توان در دماهای بسیار سرد ایجاد کرد و این موضوع میزان مفید بودن آنها را در شرایط محیطی دنیای واقعی محدود می‌کند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

اکنون محققان دانشگاه پرینستون وضعیت کوانتومی عجیبی را در یک ماده در دمای اتاق نشان داده‌اند.

عایق توپولوژیک ماده‌ای است که ساختار آن، الکترون‌ها را به روشی منحصر به فرد هدایت می‌کند. بخش عمده‌ای از این ماده عایق است که به طور کامل از جریان یافتن الکترون‌ها جلوگیری می‌کند. با این وجود، لایه‌های نازکی در سطح و امتداد لبه‌های آن وجود دارند که بسیار رسانا هستند و به الکترون‌ها اجازه می‌دهند آزادانه با راندمان بالا جریان داشته باشند. با توجه به این ویژگی‌های عجیب، عایق‌های توپولوژیک می‌توانند میزبان برخی از حالت‌های کوانتومی جذابی باشند که برای ساخت فناوری‌های کوانتومی در آینده مفید هستند.

اما یک مشکل وجود دارد. اکثر حالت‌های کوانتومی بسیار آسیب‌پذیر هستند و هنگام بروز اختلال دچار فروپاشی می‌شوند. گرما یا اختلال حرارتی یک محرک اصلی در این مورد است. زمانی که مواد گرم‌تر می‌شوند، اتم‌های موجود در آنها با انرژی‌های بالاتر مرتعش شده و حالت کوانتومی را مختل می‌کنند. به این ترتیب، بیشتر آزمایش‌ها و فناوری‌هایی که از اثرات کوانتومی استفاده می‌کنند باید در دمای نزدیک به صفر مطلق انجام شوند، جایی که حرکت اتم‌ها به سرعت کند می‌شود. اما این به نوبه خود باعث می‌شود که استفاده گسترده‌تر از این فناوری‌ها غیر ممکن باشد.

در مطالعه‌ای جدید، محققان پرینستون راهی برای حل این مشکل پیدا کردند و شاهد اثرات کوانتومی در یک عایق توپولوژیک در دمای اتاق بودند. ماده انتخابی آنها یک ترکیب کریستالی معدنی به نام بیسموت برمید بود.

مشخص شده است که این ماده دارای "شکاف انرژی"(Band gap) مناسب است. یا به زبان دیگر یک "مانع" عایق است که در آن الکترون‌ها نمی‌توانند با سطوح انرژی خاصی وجود داشته باشند. این شکاف انرژی باید به اندازه کافی گسترده باشد تا در برابر اختلال حرارتی محافظت ایجاد کند، اما آنقدر گسترده نباشد که اثر جفت شدگی مدار چرخشی الکترون‌ها را مختل کند. اثری که برای پایدار نگه داشتن آنها حیاتی است. مشخص شد که بیسموت برومید دارای شکاف انرژی بیش از ۲۰۰ میلی الکترون ولت است، درست در نقطه‌ای که می‌تواند حالت کوانتومی را در دمای اتاق، ثابت نگه دارد.

این گروه با مشاهده آنچه که حالت لبه‌ای اسپین هال کوانتومی(spin hall) نامیده می‌شود و ویژگی منحصر به فرد این سیستم‌های توپولوژیک است، یافته‌های خود را تایید کردند.

محققان می‌گویند که این پیشرفت برای پیشبرد فناوری‌های کوانتومی مانند اسپین‌ترونیک مفید خواهد بود. اسپین‌ترونیک علم استفاده از اسپین الکترونها در الکترونیک است.

نانا شومیا(Nana Shumiya) ، نویسنده اول این مطالعه می‌گوید: من معتقدم که کشف ما، مرزهای کوانتوم را به میزان قابل توجهی جابه‌جا خواهد کرد.

این تحقیق در مجله "Nature Materials" منتشر شده است.

 

منبع: خبرگزاری ایسنا برچسب ها: کوانتوم ، دانشگاه پرینستون

منبع: ایران اکونومیست

کلیدواژه: کوانتوم دانشگاه پرینستون حالت کوانتومی دمای اتاق الکترون ها فناوری ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت iraneconomist.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایران اکونومیست» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۳۰۲۹۷۱ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

فرصت‌ صادرات برق به اروپا در شرکت‌های دانش‌بنیان‌

به گزارش خبرنگار اقتصادی خبرگزاری علم و فناوری آنا، تفاوت قابل توجه میان ظرفیت تولید و مصرف در دو فصل زمستان و تابستان از ویژگی‌های مهم صنعت برق در کشور است که همین موضوع زمینه را برای تبادل برق با کشور ترکیه به عنوان یکی از همسایه‌های راهبردی کشور توجیه پذیر می‌کند و به گفته نایب رییس کمیسیون انرژی اتاق بازرگانی ایران با توجه به ۹۰ هزار مگاوات نیروگاه نصب‌شده در کشور این فرصت وجود دارد تا از ظرفیت تولید برای صادرات در زمان‌های غیرپیک استفاده شود.

حمیدرضا صالحی در گفت‌وگو با خبرنگار آنا، اظهار کرد: ۹۰ هزار مگاوات نیروگاه نصب‌شده در کشور وجود دارد و در زمان‌های غیرپیک می‌توان صادرات داشت. در زمستان مصرف برق کشور به ۴۰ هزار مگاوات می‌رسد.

نیاز به بهبود شبکه‌های توزیع برق برای افزایش صادرات

صالحی گفت: در تولید و چرخه توزیع برق، شرکت‌های ایرانی توانسته‌اند کمبود‌ها را جبران کنند و در بحث تبادل با کشور‌های دیگر نیاز است که بخشی از شبکه‌های توزیع بهبود یافته و خط انتقال ایجاد شود.

نیاز شبکه برق به ایجاد خطوط انتقال جدید در سمت کردستان عراق، پاکستان و افغانستان

نایب رییس کمیسیون انرژی اتاق بازرگانی ایران تصریح کرد: خطوط انتقال جدیدی باید در سمت کردستان عراق، پاکستان و افغانستان ایجاد شود که نیاز به سرمایه‌گذاری دارد.

وی ادامه داد: دولت منابع مالی چندانی برای سرمایه‌گذاری‌های جدید ندارد و بخش خصوصی برای انجام سرمایه‌گذاری پیشنهاد انجام صادرات را مطرح کرده است.

صالحی عنوان کرد: البته صادرات انرژی اکنون در انحصار دولت است و این شرایط اجازه نمی‌دهد تا نواقص و کاستی‌های موجود در شبکه کاهش یابد. دولت باید در کنار شرایطی که خود دارد از ظرفیت بخش خصوصی و شرکت‌های صاحب ایده‌های نوین افزایش راندمان تولید را برای صادرات برق استفاده کند و این بخش امکان بالایی برای کمک به توسعه صادرات برق دارد.

ترکیه کانال صادرات برق ایران به اروپا

وی درباره الزام‌های قانونی برای صادرات برق، خاطرنشان کرد: ترکیه یکی از کشور‌های مهمی است که مصرف بالای برق دارد و علاوه بر صادرات برق به ترکیه می‌توان از وجود این کشور برای صادرات برق به اروپا استفاده کرد.

نایب رییس کمیسیون انرژی اتاق بازرگانی ایران تصریح کرد: باید اراده ملی بر این موضوع شکل بگیرد که بسترسازی مناسبی برای ایجاد خطوط انتقال جدید صورت گیرد تا بتوان تهاتر یا صادرات برق را افزایش داد.

صالحی تصریح کرد: از سه کشور شمالی آذربایجان، ارمنستان و ترکمنستان واردات و به سه کشور عراق، پاکستان و افغانستان صادرات برق انجام می‌شود. همچنین با کشور ترکیه تبادل دوطرفه یعنی هم صادرات و هم واردات انجام می‌شود.

وی با تاکید براینکه صادرات برق تهدیدی برای مصرف داخلی نیست، گفت: بخشی از تولید برق کشور در زمستان به دلیل مازاد تولید صادر می‌شود. درقرارداد‌های فروش یا تهاتر برق با کشور‌های همسایه قید شده که در زمان‌های پیک مصرف یا مورد نیاز برق در داخل می‌تواند صادرات را کاهش داده یا متوقف کرد و اولویت تامین در داخل است.

انتهای پیام/