אפקט הול קוונטי חלקי. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

אפקט הול קוונטי חלקי. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / חובב רדיו מתחיל

הרבה נכתב על אפקט הול, אפקט זה נמצא בשימוש אינטנסיבי בטכנולוגיה, אבל מדענים ממשיכים לחקור אותו. בשנת 1980 חקר הפיזיקאי הגרמני קלאוס פון קליון את פעולת אפקט הול בטמפרטורות נמוכות במיוחד. בצלחת מוליכים למחצה דקה, von Klitzung שינה בצורה חלקה את עוצמת השדה המגנטי ומצא שהתנגדות הול אינה משתנה בצורה חלקה, אלא קופצת. גודל הקפיצה לא היה תלוי בתכונות החומר, אלא היה שילוב של קבועים פיזיקליים בסיסיים חלקי מספר קבוע. התברר שחוקי מכניקת הקוונטים שינו איכשהו את אופי אפקט הול. תופעה זו כונתה אפקט הול הקוונטי האינטגרלי. על תגלית זו קיבל פון קליצונג את פרס נובל לפיזיקה ב-1985.

שנתיים לאחר גילויו של פון קליצונג במעבדה של בל טלפון (אותה מעבדה שבה התגלה הטרנזיסטור), סטומר וצוי חקרו את אפקט הול הקוונטי באמצעות דגימה טהורה וגדולה במיוחד של גליום ארסניד שנעשתה באותה מעבדה. לדגימה הייתה דרגת טוהר כה גבוהה שהאלקטרונים עברו מקצה לקצה מבלי להיתקל במכשולים. הניסוי של סטומר וטסוי התרחש בטמפרטורה נמוכה בהרבה (כמעט אפס מוחלט) ועם שדות מגנטיים חזקים יותר מהניסוי של פון קליצונג (פי מיליון חזק מהשדה המגנטי של כדור הארץ).

להפתעתם הרבה, סטומר וטסוי מצאו קפיצה בהתנגדות של הול פי שלושה מזו של פון קליצונג. ואז הם מצאו קפיצות אפילו יותר גדולות. התקבל אותו צירוף של קבועים פיזיקליים, אך מחולק לא במספר שלם, אלא במספר חלקי. המטען של אלקטרון נחשב על ידי הפיזיקאים כקבוע, שאינו מתחלק בחלקים. ובניסוי הזה, כביכול, השתתפו חלקיקים בעלי מטענים חלקיים. האפקט נקרא אפקט הול הקוונטי השברירי.

שנה לאחר הגילוי הזה, Laughlin, עובד מעבדה, נתן הסבר תיאורטי על ההשפעה. הוא קבע כי השילוב של טמפרטורה נמוכה במיוחד ושדה מגנטי רב עוצמה גורם לאלקטרונים ליצור נוזל קוונטי בלתי ניתן לדחיסה. האיור מציג את זרימת האלקטרונים (כדורים) החודרים את המטוס באמצעות גרפיקה ממוחשבת. אי הסדירות של המישור מייצגת את התפלגות המטען של אחד האלקטרונים בנוכחות שדה מגנטי ואת המטען של אלקטרונים אחרים.

אם מוסיפים אלקטרון לנוזל קוונטי, נוצרת כמות מסוימת של קוואזי-חלקיקים בעלי מטען חלקי (באיור, זה מוצג כקבוצת חצים לכל אלקטרון).

אפקט הול קוונטי חלקי

בשנת 1998 זכו הורסט סטומר, דניאל צוי ורוברט לאוגלין בפרס נובל לפיזיקה. נכון לעכשיו, H. Stormer הוא פרופסור לפיזיקה באוניברסיטת קולומביה, D. Tsui הוא פרופסור באוניברסיטת פרינסטון, ור. Laughlin הוא פרופסור באוניברסיטת סטנפורד.

ראה מאמרים אחרים סעיף חובב רדיו מתחיל.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

מכונה לדילול פרחים בגנים 02.05.2024

בחקלאות המודרנית מתפתחת התקדמות טכנולוגית שמטרתה להגביר את היעילות של תהליכי טיפול בצמחים. מכונת דילול הפרחים החדשנית Florix הוצגה באיטליה, שנועדה לייעל את שלב הקטיף. כלי זה מצויד בזרועות ניידות, המאפשרות התאמתו בקלות לצרכי הגינה. המפעיל יכול להתאים את מהירות החוטים הדקים על ידי שליטה בהם מתא הטרקטור באמצעות ג'ויסטיק. גישה זו מגדילה משמעותית את יעילות תהליך דילול הפרחים, ומעניקה אפשרות להתאמה אישית לתנאים הספציפיים של הגינה, כמו גם למגוון וסוג הפרי הגדלים בה. לאחר שנתיים של בדיקת מכונת פלוריקס על סוגי פירות שונים, התוצאות היו מאוד מעודדות. חקלאים כמו Filiberto Montanari, שהשתמש במכונת פלוריקס כבר כמה שנים, דיווחו על הפחתה משמעותית בזמן ובעבודה הנדרשים לדלל פרחים. ... >>

מיקרוסקופ אינפרא אדום מתקדם 02.05.2024

למיקרוסקופים תפקיד חשוב במחקר המדעי, המאפשר למדענים להתעמק במבנים ותהליכים בלתי נראים לעין. עם זאת, לשיטות מיקרוסקופיה שונות יש מגבלות, וביניהן הייתה הגבלת הרזולוציה בעת שימוש בטווח האינפרא אדום. אבל ההישגים האחרונים של חוקרים יפנים מאוניברסיטת טוקיו פותחים סיכויים חדשים לחקר עולם המיקרו. מדענים מאוניברסיטת טוקיו חשפו מיקרוסקופ חדש שיחולל מהפכה ביכולות של מיקרוסקופיה אינפרא אדום. מכשיר מתקדם זה מאפשר לך לראות את המבנים הפנימיים של חיידקים חיים בבהירות מדהימה בקנה מידה ננומטרי. בדרך כלל, מיקרוסקופים אינפרא אדום בינוני מוגבלים ברזולוציה נמוכה, אך הפיתוח האחרון של חוקרים יפנים מתגבר על מגבלות אלו. לדברי מדענים, המיקרוסקופ שפותח מאפשר ליצור תמונות ברזולוציה של עד 120 ננומטר, שהיא פי 30 מהרזולוציה של מיקרוסקופים מסורתיים. ... >>

מלכודת אוויר לחרקים 01.05.2024

חקלאות היא אחד מענפי המפתח במשק, והדברה היא חלק בלתי נפרד מתהליך זה. צוות של מדענים מהמועצה ההודית למחקר חקלאי-המכון המרכזי לחקר תפוחי אדמה (ICAR-CPRI), שימלה, העלה פתרון חדשני לבעיה זו - מלכודת אוויר של חרקים המופעלת על ידי רוח. מכשיר זה מטפל בחסרונות של שיטות הדברה מסורתיות על ידי מתן נתוני אוכלוסיית חרקים בזמן אמת. המלכודת מופעלת כולה על ידי אנרגיית רוח, מה שהופך אותה לפתרון ידידותי לסביבה שאינו דורש חשמל. העיצוב הייחודי שלו מאפשר ניטור של חרקים מזיקים ומועילים כאחד, ומספק סקירה מלאה של האוכלוסייה בכל אזור חקלאי. "על ידי הערכת מזיקים מטרה בזמן הנכון, נוכל לנקוט באמצעים הדרושים כדי לשלוט הן במזיקים והן במחלות", אומר קפיל ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

שעונים אטומיים יקלו על חקר החלל 14.04.2020

סוכנות החלל של נאס"א מדברת זה מכבר על הצורך להתקין ולכוון מערכת שעון אטומי לחלל שתעזור לדורות הבאים של אסטרונאוטים ומגלי ארצות לנווט בזמן בזמן שהם פורסים את המשימות שלהם. הקושי העיקרי טמון בעובדה שכל חללית מסתמכת בצורה כזו או אחרת על גרסת הזמן של כדור הארץ, מה שמסביר את הצורך התמידי לתקשר עם כדור הארץ - וזה יכול להיות מאוד בעייתי עם פוטנציאל לנחיתה על כוכבי לכת אחרים, עקב עיכובים בתקשורת.

לשם כך, צוות נאס"א הודיע לציבור שהוא ישגר בקרוב לחלל פרויקט חדש של השעונים האטומיים המדויקים במיוחד שלו כדי לספק רמה וסוג חדש של ניווט בחלל - הפרויקט נקרא The Deep Atomic Space Clock ומסתמך כמעט באותו טווח של פונקציות כמו השעון האטומי הארצי.

צוות הפיתוח של נאס"א מתכוון להציג מודול נפרד של שעון כזה בצורת מכשיר קומפקטי קטן על סיפון אחד מכלי השיגור לחלל, כך שהמכשיר הזה יישאר במסלול וימדוד את הדינמיקה של הזמן במהלך השנה הראשונה - ו גם למערכת לייעל את עצמה. ראוי לציין את העובדה שסוג זה של שעון אטומי נראה משהו מדהים באמת, שכן ניווט בחלל עתידי יהפוך לסדר גודל מהיר יותר.

שעונים אטומיים מסוג זה יכולים להביא שיפורים משמעותיים רבים על מנת לבחור נכון אפשרויות ניווט חדשות - בפרט, בכל הנוגע לנחיתות פלנטריות עתידיות. נותר רק לחכות לאב טיפוס ספציפי של כלי כזה - אם כי לפי מידע ראשוני ידוע שזה יהיה משהו כמו מודול GPS נפרד.

עוד חדשות מעניינות:

▪ מודולי GNSS מופחתים עבור מכשירים לבישים

▪ שבבים לבקרת LCD בפורמטים XGA ו-SXGA

▪ מגבר PWM חזק MSA240

▪ מתיחת יהלום עבור מיקרואלקטרוניקה

▪ מצלמת IR חיצונית של Ulefone

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר יישום של מיקרו-מעגלים. בחירת מאמרים

▪ מאמר מאת Gargantua. ביטוי עממי

▪ מאמר למה ציפורים שרות? תשובה מפורטת

▪ מאמר לוחץ של מוצרי עץ על מכבש חם. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה

▪ מאמר הנוהל להרכבת רכיבי מחשב. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר איפה החלב? סוד התמקדות. סוד התמקדות

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר