۴ ماده تازه شگفت آور که دانش هنوز کاملاً نمی داند با آنها چه کند

۴ ماده جدید شگفت انگیز که علم هنوز کاملاً نمی داند با آنها چه کار کند

تصویر و عکس ۴ ماده جدید فوق العاده که علم هنوز کاملاً آگاهی نمیدارد با آنها چه فعالیت کند

جالب ترین مواد جدید در دنیا کدامند؟ و چه کارهایی می توان با آنها کرد؟

کلیک – ۴ ماده جدید فوق العاده که علم هنوز کاملاً آگاهی نمیدارد با آنها چه فعالیت کند در بخش زیر آورده شده که به بررسی آنها توجه خواهیم کرد.

عایق های توپولوژیکی (Topological insulators): عایق های توپولوژیکی گروهی از مواد جدیداً یافته شده ای هستند که در درون خود عایق دار هستند اما در بر می داری وضعیتهای سطحی هدایت کننده هستند. حدس زده میشود که این وضعیتهای سطحی در بر می داری فایده خاصی هستند که چرخش حامل های الکتریکی با تکانه حامل ها ارتباط می دارد. این وضعیت، که در آن چرخش و تکانه باید در زاویه عالی ای نسبت به هم قرار گرفته باشند، به شدت ساز و کارهای موجود برای جدا کردن حامل ها و نیرو منتقل کنی را کم میکند. این موضوع حاکی از آن است که دستیابی به عایق های توپولوژیکی قادر هست به تولید دستگاه های الکترونیکی کم مصرف منجر شود که از این وضعیتهای سطحی هدایت کننده بهره میگیرند. عایق های توپولوژیکی در حال حاضر یکی از داغ ترین موضوعات پژوهشی در فیزیک و علم مواد است؛ با این وجود، ضروری است که امیدهای خود برای دستیابی به این مواد را تعدیل کنیم، با وجود این حقیقت که ما هنوز آگاهی نمیداریم که فرضیه های کلی عایق های توپولوژیکی تا چه حد می توانند در سیستم های مواد واقعی مانند Bi2Se3 به حقیقت مبدل شوند.

چند فروئیک ها (Multiferroics): چند فروئیک ها گروهی از مواد هستند که مدت ها بر روی آنها مورد بررسی قرار گرفته است؛ با این وجود، اخیراً برای ساخت نرم افزارهای بالقوه ذخیره اطلاعات گرایش تازه ای نسبت به آنها به وجود آمده است. به طور خلاصه، چند فروئیک ها موادی هستند که چند نوع توالی گسترده را بروز می دهند، مانند فرومغناطیس و فروالکتریک. در بسیاری از مخلوطها، مانند BiFeO3، اتصالی بین توالی های الکتریکی و مغناطیسی وجود دارد، به گونه ای که ویژگی های مغناطیسی می توانند با میدان های الکتریکی مهار شوند. همچنین پژوهشگران به دنبال سیستم هایی بر پایه اتصال بین مواد فروالکتریک در مجاورت نزدیک به مواد فرومغناطیس هستند. دستیابی به مهار میدان الکتریکی فرومغناطیس نوید بخش تولید دستگاه های الکترونیکی کم مصرف است. اطلاعات مغناطیسی به طور گسترده برای ذخیره اطلاعات به کار می رود (هارد درایوها)، اگرچه نگاشتن اطلاعات مغناطیسی اغلب مستلزم مصرف انرژی زیاد برای ایجاد میدان های مغناطیسی است. چنانچه به مکان آن، اطلاعات مغناطیسی از طریق میدان های الکتریکی نگاشته شود، قادر هست به تولید دستگاه های الکترونیکی کم مصرف یاری رساند.
من باید یادآوری کنم که ایده های کلی مهار مغناطیس با میدان های الکتریکی و بهره گیری از وضعیتهای چرخش برای دستگاه های الکترونیکی نتیجه پیگیری ۲۰ ساله اخیر در زمینه اسپینترونیک (مهار چرخش الکترون) است.

هسته های فراسرد در شبکه های بصری: این مورد کمی غیر عملی است اما پژوهشگران در زمینه فیزیک هسته ای به طور پیوسته در ساخت مواد “طراح” با بهره گیری از هسته های بسیار خنک به دام افتاده توسط پرتو های لیزر در حال پیشرفت هستند. پژوهشگران از طریق تداخل پرتوهای لیزر پخش معکوس می توانند تا یک پتانسیل تناوبی بوجود آورند که قادر هست اتم ها را در کمینه های پتانسیل به دام بیندازد. نتیجه ترتیب تناوبی اتم ها مشابه جامدات بلوری موجود در زندگی روزمره است. مزیت این نگرش این است که ساخت شبکه های بصری مستلزم آزادی قابل توجه در آماده سازی ویژگی های شبکه و همچنین مستلزم مهار تعاملات بین اتم ها است. امید این است که این مهار به پژوهشگران اجازه دهد تا مواد جدید را شبیه سازی کنند و پدیده های حالت جامد مانند مغناطیس یا ابررسانایی را خوب تر درک کنند. دو مثال واقعی در این باره شامل نقشهای توصیه ای برای به دست آوردن ” فازهای کریستال مایع کوانتومی ” از ماده ای با هسته های فراسرد در یک حفره بصری است، و همچنین آزمایشاتی که با بهره گیری از هسته های فراسرد تحت تاثیر پرتوهای لیزر تعاملات چرخش- مدار را اثبات کرده اند، که در نیمه رساناهای III-V مانند GaAs و نیز عایق های توپولوژیکی اهمیت دارند. احمقانه است که اندیشیم قادر هستیم از طریق شبیه سازی مواد مشابه از نظر فنی ( مانند GaAs یا Bi2Se3 ) با هسته های فراسرد چیزهای تازه ای بیاموزیم!

موادی برای کامپیوترهای کوانتومی: موضوع کامپیوترهای کوانتومی یک موضوع پژوهشی اصلی در فیزیک مدرن است. به نظر من یک جنبه اغلب نادیده گرفته شده در این پژوهش میزان نقش علم مواد است، به ویژه در پیاده سازی حالت جامد کامپیوترهای کوانتومی. ساختن یک کامپیوتر کوانتومی نیازمند قدرتمندی در مهندسی تعاملات بین کلکسیون معلومی از اتم ها یا الکترون ها و به طور همزمان متوقف کردن تعاملات بین آن اتم ها یا الکترون ها و سر تا سر محیط آنها است ( که امکان می دارد شامل تقریباً چند میلیارد تا تعداد عدد آووگادرو از ذرات باشد). این یک معضل بسیار بزرگ است و مسئله ای است که علم مواد نقش عمده را در آن ایفا می کند. برای مثال، پژوهشگران در آلمان اخیراً نمایان کرده اند که بازه های وقتی که طی آن چرخش های الکترونیک منفرد در یک کریستال الماس به دام افتاده اند می توانند افزایش وضعیتهای کوانتومی به دقت تهیه شده توسط یک مرتبه بزرگی را حفظ کنند، وقتی که شبکه الماس طوری مهندسی شده تا در مقایسه با ۹۹% ۱۲C + 1% 13C نرمال خود، در بر می داری ۱۰۰% ۱۲C باشد. داشتن وضعیتهای کوانتومی طولانی مدت تر چشم اندازهای دستیابی به هرگونه از کامپیوترهای کوانتومی را بهبود می بخشد.

_________________________________

تهیه و تدوین : فرشته ق.

تازه های فناوری در بخش دانش و فناوری سايت سرزه

بیت انتخابی از دیوان حافظ :

خلاص حافظ از آن زلف تابدار مباد
««« »»»
که بستگان کمند تو رستگارانند

۴ ماده تازه شگفت آور که دانش هنوز کاملاً نمی داند با آنها چه کند

TT / 159 — TP / 17%

با دیگران به اشتراک بگذارید

نظر دهید

لطفا جواب سئوال زیر را بدهید *