广告

麻省理工发现新型量子磁铁释放电子潜力

2023-07-31 15:47:52 MIT News Office 阅读:
研究人员发现了如何控制异常霍尔效应和贝里曲率来制造用于计算机、机器人和传感器的柔性量子磁体。

我们一些最重要的日常用品,如计算机、医疗设备、音响、发电机等,都是通过磁铁来工作的。我们知道当计算机变得更强大时会发生什么,但如果磁铁变得更通用,会发生什么?如果人们可以改变定义其可用性的物理属性怎么办?这可能会促进什么创新?LNtednc

麻省理工学院等离子体科学与聚变中心 (PSFC) 的研究科学家 Hang Chi、Yunbo Ou、Jagadeesh Moodera 及其合著者在一篇新的开放获取《自然通讯》论文中探讨了这个问题,“准二阶应变可调贝里曲率”三维碲化铬。”LNtednc

要了解作者发现的重要性,需要回顾一下过去:1879 年,一位名叫埃德温·霍尔 (Edwin Hall) 的 23 岁研究生发现,当他将一块磁铁与一条有电流流动的金属条成直角时,他发现,通过它,条带的一侧将比另一侧具有更大的电荷。磁场使电流的电子向金属边缘偏转,这种现象后来被命名为霍尔效应,以纪念他。LNtednc

在霍尔时代,经典物理系统是唯一的一种,像重力和磁力这样的力以可预测和不可改变的方式作用于物质:就像掉落一个苹果会导致它掉落,用带电条形成一个“T”金属和磁铁产生霍尔效应,完全停止。事实并非如此,真的;现在我们知道量子力学也发挥了作用。LNtednc

将经典物理学想象成亚利桑那州的地图,将量子力学想象成穿越沙漠的汽车之旅。地图提供了有关该区域的宏观视图和一般信息,但它无法让驾驶员为可能遇到的所有随机事件做好准备,例如一只犰狳跑过马路。量子空间,就像司机的旅程一样,受到一套不同的当地交通规则的管辖。因此,虽然在经典系统中霍尔效应是由施加的磁场引起的,但在量子情况下,即使没有外部场,霍尔效应也可能发生,此时它就成为反常霍尔效应。LNtednc

当在量子领域中航行时,人们会具备所谓的“贝里相”的知识,该相是以英国物理学家迈克尔·贝里的名字命名的。它充当汽车的 GPS 记录器:就好像驾驶员从头到尾记录了整个行程,通过分析 GPS 历史记录,可以更好地绘制空间的起伏或“曲率”。量子景观的这种“贝里曲率”可以自然地将电子转移到一侧,在没有磁场的情况下引发霍尔效应,就像山丘和山谷决定汽车的路径一样。LNtednc

虽然许多人观察到磁性材料中的反常霍尔效应,但没有人能够通过挤压和/或拉伸来操纵它——直到该论文的作者开发出一种方法来证明不寻常磁体中反常霍尔效应和贝里曲率的变化。LNtednc

LNtednc

首先,他们采用了半毫米厚的由氧化铝或钛酸锶(这两种材料都是晶体)制成的底座,并在底座顶部生长了一层非常薄的碲化铬(一种磁性化合物)。这些材料本身并没有多大作用。然而,当结合起来时,薄膜的磁性及其与薄膜生长的基底形成的界面会导致各层拉伸或挤压。LNtednc

为了加深对这些材料如何协同工作的理解,研究人员与橡树岭国家实验室 (ORNL) 的散裂中子源合作进行中子散射实验——本质上是用粒子束喷射材料并研究反弹的内容——以了解有关薄膜的化学和磁性特性的更多信息。中子是这项研究的理想工具,因为它们具有磁性但不带电荷。中子实验使研究人员能够建立一个剖面图,揭示当他们更深入地探索材料时,化学元素和磁性行为如何在不同水平上发生变化。LNtednc

研究人员目睹了异常霍尔效应和贝里曲率对薄膜施加后基底上发生的挤压或拉伸程度的响应,这一观察后来通过建模和数据模拟得到了验证。LNtednc

尽管这一突破发生在最小的分子水平上,但科学家们的发现对现实世界产生了重大影响。例如,硬盘驱动器将数据存储在微小的磁性区域中,如果它们是使用薄膜等“应变可调”材料制成的,则它们可以在以不同方式拉伸的区域中存储额外的数据。在机器人技术中,应变可调材料可用作传感器,能够为机器人的运动和定位提供精确的反馈。这种材料对于“软机器人”特别有用,“软机器人”使用柔软且灵活的组件来更好地模仿生物有机体。或者,当弯曲或弯曲时会改变其行为的磁性装置可用于检测环境的微小变化,或制造极其灵敏的健康监测设备。LNtednc

参考链接:New quantum magnet unleashes electronics potential;Demi Xia编译LNtednc

责编:Demi
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 苹果将终止自研5G基带芯片,仍要继续依赖高通 据报道,苹果将停止内部 5G 调制解调器的开发,并可能继续依赖高通。根据一份新报告,苹果似乎远未实现其目标,因为它已决定停止开发内部 5G 调制解调器。这些报道现阶段尚未得到证实,但多个消息来源报道了类似的情况。
  • 爱立信推出基于“Intel 4”工艺的处理器,甚至领先于英 爱立信在其新闻稿中指出,与上一代相比,新的 RAN 处理器 6672 和无线电处理器 6372 的容量增加了四倍,效率提高了一倍。他们声称,Intel 4上的新处理器的功耗比行业基准低30%到60%。
  • 首款背接触微米光伏电池问世,阴影效应降低95% 加拿大渥太华大学领导的国际科研团队,研制出了全球首款背接触微米光伏电池,相较于普通的光伏电池,这种背接触电池正面无栅线,正负极全部挪到了电池背面,能让太阳能电池板吸收更多太阳光···
  • 首款国产LPDDR5存储芯片来了!已在小米、传音等品牌机型 长鑫存储面向中高端移动设备市场,正式推出LPDDR5系列产品,成为国内首家推出自主研发生产的LPDDR5产品的品牌,不仅进一步完善长鑫存储DRAM芯片的产品布局,更实现了国内市场零的突破。
  • B站UP主买了一颗国产卫星:微波炉大小,在轨360度拍摄宇宙 B站UP主“影视飓风”11月28日发布了最新一期视频《我们买了一颗国产卫星》。该视频播放量已成为全站排行榜榜首。视频中介绍,影视飓风和Insta360公司共同出资定制了这颗微波炉大小的卫星,装了一枚Insta360全景相机,可拍到卫星和地球的大合影。
  • 如何正确使用以确保舌簧继电器的可靠性? 当在指定的操作参数范围内使用时,舌簧继电器可以执行数百亿次操作,而性能变化很小或没有变化。例如,每天每小时运行 100 次(24 小时周期),大约需要 1141 年才能达到 10 亿次运行的里程碑。增加操作频率不应引起关注,因为要达到每分钟 100 次操作 19 年后才能达到相同的里程碑,而每秒 100 次操作则需要近 4 个月。
  • 龙芯3A6000问世,国产自研CPU最新里程碑 龙芯3A6000采用的是我国自主设计的指令系统和架构,无需依赖任何国外授权技术,是我国自主研发、自主可控的新一代通用处理器,标志着我国自主研发的CPU在自主可控程度和产品性能方面达到新高度,性能达到国际主流产品水平···
  • 苹果Vision Pro即将量产,华为也将推出麒麟芯竞品? 华为其实很早也开始了在XR领域的布局,华为的AR Engine早在汽车、手机等设备上进行了广泛的应用,截至今年十月,AR Engine的安装量已经达到了21亿次,接入的应用数量超过了4100款···
  • 阿里达摩院裁撤量子实验室,将所有仪器设备都捐给浙大 阿里达摩院确认裁撤量子实验室,实验室连带仪器设备,统统捐给浙大;对于相关资源如何开放的具体细则,以及实验室人员是否流动到浙大等问题,目前达摩院方面暂无官方回应。但据知情人士透露,浙大会接受一部分实验室相关人员,核心还是遵照“双向选择,公开竞聘”的原则和流程。
  • 台积电前研发副总裁:华为可在现有DUV设备上制造5纳米芯 被誉为"芯片大师"的台积电前研发副总裁林本坚表示,华为在现有的DUV设备上制造5纳米芯片组是可行的。
  • 6分钟充电80%,华中科技大新研究再次突破锂离子电池瓶颈 中国华中科技大学的研究人员最近提出了一种开发含有石墨基材料的快速充电锂电池的新策略。他们提出的电池设计在《自然能源》杂志上发表的一篇论文中概述,被发现实现10分钟和6分钟可分别充满91.2%和80%的电量,同时也使它们即使在充电数千次后也能保留大部分容量。
  • 模拟人工智能能否通过混合数字计算东山再起? 本文将探讨的是模拟计算这一用例的进展程度,或者其他潜在的应用以及在复兴模拟计算上的努力···
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了