นักวิจัยในสหรัฐอเมริกาได้เหนี่ยวนำกระแสไฟขนาดใหญ่และเกือบจะไม่สลายตัวในเซอร์โคเนียม เพนทาเทลลูไรด์ ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความสำคัญทางเทคโนโลยีที่แสดงผลทางอิเล็กทรอนิกส์เชิงทอพอโลยีอย่างเข้มข้น โดยการส่องแสงด้วยแสงเลเซอร์ กลไกที่รับผิดชอบต่อผลกระทบนี้ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อโครงตาข่ายคริสตัลของวัสดุ “บิดงอ” อาจพบการใช้งานในแอปพลิเคชันคอมพิวเตอร์ควอนตัม
และอุปกรณ์
อิเล็กทรอนิกส์ความเร็วสูงที่ใช้พลังงานต่ำ ฉนวนทอพอโลยีเป็นฉนวนไฟฟ้าในปริมาณมาก แต่สามารถนำไฟฟ้าได้ดีมากบนพื้นผิว (หรือขอบ) ผ่านทางสถานะอิเล็กทรอนิกส์พิเศษที่ได้รับการปกป้องจากความผันผวนในสภาพแวดล้อม ภายในสถานะเหล่านี้ อิเล็กตรอนสามารถเดินทางในทิศทางเดียวเท่านั้น
(หรือช่อง) และไม่กระจายกลับ เนื่องจากการกระจายกลับเป็นกระบวนการกระจายหลักในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ฉนวนทอพอโลยีจึงสามารถนำกระแสไฟฟ้าที่มีการกระจายเกือบเป็นศูนย์ได้ ซึ่งหมายความว่าสามารถใช้ทำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ประหยัดพลังงานได้มากกว่าที่มีอยู่ในปัจจุบัน
กระแสไฟฟ้าที่ไม่กระจายตัวในวัสดุทอพอโลยีอาจกลายเป็นพื้นฐานสำหรับควอนตัมบิต (qubits) เนื่องจากวัสดุดังกล่าวป้องกันสถานะควอนตัมที่เปราะบางจากสิ่งเจือปนและการสั่นสะเทือนของตาข่าย
สำหรับนักฟิสิกส์แล้ว เซอร์โคเนียม เพนทาเทลลูไรด์ (ZrTe 5 ) เป็นวัสดุทอพอโลยีที่น่าสนใจเป็นพิเศษ
เพราะมันมีอยู่ในขั้นตอนทอพอโลยีที่หลากหลาย อันที่จริง ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่า มันสามารถทำหน้าที่เป็นฉนวนทอพอโลยีที่อ่อนแอหรือแข็งแรง สถานะควอนตัมฮอลล์ 3 มิติ หรือเซมิเมทัล ในระยะหลัง ZrTe 5แสดงพฤติกรรมการนำอิเล็กตรอนที่แปลกใหม่เนื่องจากสถานะที่เป็นเอกลักษณ์ของโครงตาข่าย
คริสตัลและโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งป้องกันอิเล็กตรอนจากการกระเจิงกลับนักฟิสิกส์ของกระทรวงพลังงานสหรัฐ และ รัฐไอโอวา อธิบาย มหาวิทยาลัย . “ช่องทางการขนส่งอิเล็กตรอนที่ผิดปกติได้รับการปกป้องโดยสมมาตรและโทโพโลยีใน ZrTe 5โดยปกติแล้วจะไม่เกิดในโลหะทั่วไป เช่น ทองแดง”
เขากล่าว
กระแสยักษ์เหนี่ยวนำด้วยแสงและเพื่อนร่วมงานที่เบอร์มิงแฮมค้นพบว่าพวกเขาสามารถสร้างกระแสขนาดใหญ่ใน ZrTe 5ได้โดยการให้วัสดุสัมผัสกับแสงเลเซอร์ที่ความถี่เทราเฮิรตซ์ กระแสนี้เกิดขึ้นเนื่องจากแสงที่ความถี่เหล่านี้กระตุ้นการสั่นสะเทือนหรือโฟนันในตาข่ายคริสตัลของวัสดุที่บิดเบือน
ความสมมาตร นักวิจัยอธิบายว่าผลกระทบนี้ ซึ่งพวกเขาเรียกว่าการสลับสมมาตรแบบโฟโนนิก ก่อให้เกิดจุดในโครงตาข่ายที่บิดเบี้ยวซึ่งอิเล็กตรอนมีพฤติกรรมเหมือน ซึ่งเป็นอนุภาคไร้มวลที่สามารถนำพากระแสที่ต้องการ ป้องกัน และกระจายต่ำ ถูกทำนายครั้งแรกในปี 1929 นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี
ซึ่งระบุว่าพวกมันเป็นคำตอบที่เป็นไปได้ของสมการ Dirac อิเล็กตรอนประเภทไวล์มีพฤติกรรมแตกต่างอย่างมากกับอิเล็กตรอนในโลหะหรือสารกึ่งตัวนำทั่วไป อันที่จริง และเพื่อนร่วมงานพบว่าอิเล็กตรอนใน ZrTe 5ที่บิดเบี้ยวของพวกเขาเดินทางด้วยความเร็วที่สูงมาก ใกล้เศษเสี้ยวของความเร็วแสง (~c/300)
ในระยะทางไกลถึง 10 ไมครอน หลักการควบคุมโทโพโลยีสากล ?นักวิจัยซึ่งรายงานผลงานของพวกเขาทราบว่าการสลับสมมาตรแบบโฟนิกช่วยให้สามารถควบคุมการไหลของอิเล็กตรอนได้โดยไม่ต้องใช้สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก สมาชิกในทีม ซึ่งเป็นหัวหน้ากลุ่มกล่าวว่าสวิตช์แบบสมมาตรที่รวดเร็ว
กล่าวว่า
“หลักการควบคุมการเคลื่อนย้ายสารกึ่งโลหะของ Weyl แบบเหนี่ยวนำด้วยแสงนี้ดูเหมือนจะเป็นสากล และจะเป็นประโยชน์อย่างมากในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในอนาคตด้วยความเร็วสูงและใช้พลังงานต่ำ”และใช้พลังงานต่ำเช่นนี้ยังขาดอยู่จนถึงตอนนี้
(โดยเปรียบเทียบอิเล็กตรอนมีมวล 500,000 eV c -2 ) จำนวนมหาศาลนั้น นิวตริโนที่สร้างขึ้นในช่วงบิ๊กแบงจะสามารถอธิบายสสารมืดทั้งหมดในเอกภพได้ แม้ว่านิวตริโนจะมีมวลเป็นศูนย์ในแบบจำลองมาตรฐาน แต่ส่วนขยายต่างๆ ของแบบจำลองทำให้นิวตริโนมีมวลได้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา
การสังเกตการณ์นิวตริโนจากแสงอาทิตย์และบรรยากาศได้บ่งชี้ว่ารสชาติหนึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นอีกรสชาติหนึ่งได้ ซึ่งจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อนิวตริโนมีมวลเท่านั้น ผลลัพธ์ของเราเพิ่มภาพรวมที่กว้างขึ้นของการควบคุมควอนตัมของระบบโทโพโลยีด้วยอินฟราเรดแบบเลือกสมมาตรและการสูบโฟนอน
และซิลิกอน และใช้เครื่องขยายประจุไฟฟ้าและเซ็นเซอร์ตรวจจับความร้อนเพื่อแยกแยะระหว่างการหดตัวของนิวเคลียร์และอิเล็กตรอน วัดทั้งไอออไนซ์และความร้อนที่เพิ่มขึ้นระหว่างการหดตัว และการเลือกปฏิบัติเป็นไปได้เนื่องจากการหดตัวของอิเล็กตรอนจะปลดปล่อยประจุมากกว่าการหดตัวของนิวเคลียร์
การปรับปรุงล่าสุดทำให้การทดลอง สามารถกำหนดขีดจำกัดที่เข้มงวดได้มากกว่าเครื่องตรวจจับเจอร์เมเนียมไอออไนเซชันเพียงอย่างเดียว แม้ว่าค่าเหล่านี้จะยังคงอยู่นอกเหนืออัตราค่าความเป็นกลางที่คาดไว้ก็ตาม เครื่องตรวจจับโซเดียมไอโอไดด์ การทดลองที่ละเอียดอ่อนที่สุดที่กำลังใช้
ในการค้นหา และการทดลองที่ให้ผลลัพธ์ที่น่าสนใจที่สุดนั้นใช้เครื่องตรวจจับประกายแวววาวโซเดียมไอโอไดด์ โดยทั่วไปแล้วโฟตอนเรืองแสงวาบ 40 จะถูกปล่อยออกมาสำหรับทุกๆ ของพลังงานที่สะสมอยู่ในคริสตัล และในที่สุดประมาณ 10% ของโฟตอนเหล่านี้จะถูกบันทึกโดยหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์
ในเครื่องตรวจจับ เนื่องจากโซเดียมมีมวลน้อยและไอโอดีนมีมวลสูง NaI จึงให้ความไวที่ดีต่อมวล ที่หลากหลาย และ “การให้แสง” ที่สูงทำให้สามารถสังเกตเหตุการณ์ที่สะสมพลังงานลงไปที่ ~1 keV ได้ ในที่สุดการหมุนของนิวเคลียสโซเดียมช่วยให้สามารถตรวจสอบการพึ่งพาการหมุนของปฏิสัมพันธ์ ได้
ที่สอดคล้องกันของรามานที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเหล่านี้”
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
