שבב גרפן פלסמוני. חדשות הספרייה הטכנית בחינם

חדשות מדע וטכנולוגיה, חידוש באלקטרוניקה
ספריה טכנית בחינם / עדכון חדשות

שבב גרפן פלסמון

30.06.2013

פיזיקאים מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס יצרו מעגל אלקטרוני המאפשר לשלוט בגלי פלסמון באמצעות שילוב של גרפן וחומרים פרו-אלקטריים. ניסויים של מדענים הראו את האפשרות הבסיסית ליצור מכשירי מחשוב בעלי תדרי הפעלה גבוהים מאוד ובמקביל בעלי מידה גדולה אף יותר של מזעור מאשר שבבי מחשב מודרניים.

העיקרון הבסיסי של המכשיר מבוסס על שימוש בפלסמונים: פסאודו-חלקיקים איתם מתארים פיזיקאים את התנהגות הפלזמה. בהקשר של עבודה זו, פלזמה אינה מובנת כגז מיונן להט, אלא כנשאי מטען המפוזרים בגרפן, שניתן לתאר בצורה מדויקת למדי כאוסף של חלקיקי גז אלקטרונים טעונים. בגז האלקטרונים הזה, בתורו, נוצרות תנודות הנושאות אנרגיה מסוימת. אנרגיית התנודות, בהתאמה מלאה לחוקי מכניקת הקוונטים, מכוננת וזוהי הקוונטית של תנודות כאלה שנקראת פלסמון.

פלסמונים ממלאים תפקיד חשוב בפיזיקה של מצב מוצק, שכן הם מאפשרים, למשל, לחזות ולחשב את התכונות האופטיות של חומרים. אבל קבוצת חוקרים מ-MIT לא התעניינה בכך, אלא ביכולת לשלוט בפלסמונים, כלומר, ביכולת לכוון את גלי הפלסמון למקום הנכון. בקרה כזו חשובה לא רק בגלל שהיא תבדוק שוב מודלים תיאורטיים, אלא גם בגלל שגלים פלסמונים יכולים להיות בעלי תדירות גבוהה בהרבה מתנודות אלקטרומגנטיות בטכנולוגיה האלקטרונית המשמשת כיום. אם מעבד מרכזי טיפוסי פועל בתדרים שבין מאות מגה-הרץ לכמה גיגה-הרץ, הרי שגלי פלסמון בניסויים של מדענים הראו את האפשרות הבסיסית להגיע לסימן של כמה טרה-הרץ, כמה אלפי גיגה-הרץ.

לדברי החוקרים, הם הצליחו לשלוט בפלסמונים באמצעות שילוב של שני חומרים, גרפן ופרואלקטרי. גרפן הוא יריעה שטוחה בעובי של אטום פחמן אחד, ופרואלקטריקים או פרואלקטריים הם חומרים שיכולים להתחשמל בהשפעת שדה חשמלי ולשמור על מטען לאחר הסרת השדה החיצוני. על ידי הנחת יריעת גרפן בין שני לוחות של ליתיום ניובאט, הפיזיקאים הצליחו לכוון גלי פלסמון בכיוון הנדרש לאחר שיצרו את הגבולות של מוליך הגל מהקטעים הטעונים של הפרו-אלקטרי.

ניסויים הראו שהמרחק בין מוליכי גל כאלה יכול להיות לא יותר מ-20 ננומטר, ובמקרה זה, תנודות פלסמון לא יעוותו זו את זו. החוקרים מאמינים שעבודתם פותחת את הדרך, אם לא ליישום תעשייתי של השיטה, אז לפחות להמשך ניסויים בגרפן ובפרוואלקטיקה. אחד היישומים האפשריים שמדענים מכנים מכשירים אופטואלקטרוניים שבהם האור גורם לתנודות פלסמוניות: הערכות ראשוניות מצביעות על כך שהם יהיו הרבה יותר קומפקטיים מממירים מודרניים מהסוג הזה. בנוסף, הפיתוח יכול לסייע ביצירת מערכות מהירות לכתיבת וקריאת מידע מהתקני אחסון פרו-אלקטריים: תיאורטית, מהירות העבודה יכולה לעלות על הקצב הנוכחי באלפי מונים.

<< חזרה: סמארטפון Fujitsu Arrows A 202F 30.06.2013

>> קדימה: טיפת דם אחת מספיקה לאבחון 29.06.2013

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

קיומו של כלל אנטרופיה להסתבכות קוונטית הוכח 09.05.2024

מכניקת הקוונטים ממשיכה להדהים אותנו עם התופעות המסתוריות והתגליות הבלתי צפויות שלה. לאחרונה הציגו ברטוס רגולה ממרכז RIKEN למחשוב קוונטי ולודוביקו לאמי מאוניברסיטת אמסטרדם תגלית חדשה הנוגעת להסתבכות קוונטית והקשר שלה לאנטרופיה. להסתבכות קוונטית יש תפקיד חשוב במדע ובטכנולוגיה של מידע קוונטי מודרני. עם זאת, מורכבות המבנה שלו הופכת את ההבנה והניהול שלו למאתגרים. התגלית של רגולוס ולמי מראה שההסתבכות הקוונטית פועלת לפי כלל אנטרופיה דומה לזה של מערכות קלאסיות. תגלית זו פותחת נקודות מבט חדשות בתחום מדע וטכנולוגיה של מידע קוונטי, ומעמיקה את הבנתנו את ההסתבכות הקוונטית והקשר שלה לתרמודינמיקה. תוצאות המחקר מצביעות על אפשרות הפיכה של טרנספורמציות של הסתבכות, מה שיכול לפשט מאוד את השימוש בהן בטכנולוגיות קוונטיות שונות. פתיחת כלל חדש ... >>

מזגן מיני Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

הקיץ הוא זמן להירגעות ולנסיעות, אבל לעתים קרובות החום יכול להפוך את הזמן הזה לייסורים בלתי נסבלים. הכירו מוצר חדש מבית סוני - מזגן המיני Reon Pocket 5, המבטיח להפוך את הקיץ לנוח יותר עבור המשתמשים בו. סוני הציגה מכשיר ייחודי - המיני-מרכך Reon Pocket 5, המספק קירור הגוף בימים חמים. בעזרתו, המשתמשים יכולים ליהנות מקרירות בכל זמן ובכל מקום פשוט על ידי לענוד אותו על צווארם. מזגן מיני זה מצויד בהתאמה אוטומטית של מצבי פעולה, כמו גם בחיישני טמפרטורה ולחות. הודות לטכנולוגיות חדשניות, Reon Pocket 5 מתאים את פעולתו בהתאם לפעילות המשתמש ולתנאי הסביבה. משתמשים יכולים להתאים בקלות את הטמפרטורה באמצעות אפליקציה ייעודית לנייד המחוברת באמצעות Bluetooth. בנוסף, זמינים לנוחות חולצות טי ומכנסיים קצרים בעיצוב מיוחד, אליהם ניתן לחבר מזגן מיני. המכשיר יכול הו ... >>

אנרגיה מהחלל עבור ספינת הכוכבים 08.05.2024

ייצור אנרגיה סולארית בחלל הופך לאפשרי יותר עם כניסתן של טכנולוגיות חדשות ופיתוח תוכניות חלל. ראש הסטארט-אפ Virtus Solis שיתף את החזון שלו להשתמש בספינת הכוכבים של SpaceX כדי ליצור תחנות כוח מסלוליות המסוגלות להניע את כדור הארץ. הסטארט-אפ Virtus Solis חשף פרויקט שאפתני ליצירת תחנות כוח מסלוליות באמצעות ספינת הכוכבים של SpaceX. רעיון זה עשוי לשנות באופן משמעותי את תחום הפקת האנרגיה הסולארית, ולהפוך אותו לנגיש וזול יותר. ליבת התוכנית של הסטארט-אפ היא להפחית את עלות שיגור לוויינים לחלל באמצעות Starship. פריצת דרך טכנולוגית זו צפויה להפוך את ייצור אנרגיה סולארית בחלל לתחרותי יותר עם מקורות אנרגיה מסורתיים. Virtual Solis מתכננת לבנות פאנלים פוטו-וולטאיים גדולים במסלול, באמצעות Starship כדי לספק את הציוד הדרוש. עם זאת, אחד האתגרים המרכזיים ... >>

שיטה חדשה ליצירת סוללות חזקות 08.05.2024

עם התפתחות הטכנולוגיה והשימוש המתרחב באלקטרוניקה, נושא יצירת מקורות אנרגיה יעילים ובטוחים הופך להיות דחוף יותר ויותר. חוקרים מאוניברסיטת קווינסלנד חשפו גישה חדשה ליצירת סוללות מבוססות אבץ בעלות הספק גבוה שיכולות לשנות את הנוף של תעשיית האנרגיה. אחת הבעיות העיקריות של סוללות נטענות מסורתיות על בסיס מים הייתה המתח הנמוך שלהן, שהגביל את השימוש בהן במכשירים מודרניים. אבל הודות לשיטה חדשה שפותחה על ידי מדענים, החיסרון הזה התגבר בהצלחה. כחלק מהמחקר שלהם פנו מדענים לתרכובת אורגנית מיוחדת - קטכול. התברר שזהו רכיב חשוב שיכול לשפר את יציבות הסוללה ולהגביר את יעילותה. גישה זו הובילה לעלייה משמעותית במתח של סוללות אבץ-יון, מה שהופך אותן לתחרותיות יותר. לדברי מדענים, לסוללות כאלה יש מספר יתרונות. יש להם ב ... >>

תכולת אלכוהול של בירה חמה 07.05.2024

לבירה, כאחד המשקאות האלכוהוליים הנפוצים ביותר, יש טעם ייחודי משלה, שיכול להשתנות בהתאם לטמפרטורת הצריכה. מחקר חדש של צוות מדענים בינלאומי מצא כי לטמפרטורת הבירה יש השפעה משמעותית על תפיסת הטעם האלכוהולי. המחקר, בראשות מדען החומרים ליי ג'יאנג, מצא כי בטמפרטורות שונות, מולקולות אתנול ומים יוצרות סוגים שונים של אשכולות, מה שמשפיע על תפיסת הטעם האלכוהולי. בטמפרטורות נמוכות נוצרים יותר אשכולות דמויי פירמידה, מה שמפחית את החריפות של טעם ה"אתנול" וגורם למשקה להיות פחות אלכוהולי. להיפך, ככל שהטמפרטורה עולה, האשכולות הופכים דמויי שרשרת יותר, וכתוצאה מכך טעם אלכוהולי בולט יותר. זה מסביר מדוע הטעם של כמה משקאות אלכוהוליים, כגון באייג'יו, יכול להשתנות בהתאם לטמפרטורה. הנתונים שהתקבלו פותחים סיכויים חדשים ליצרני משקאות, ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

מערכת מגנטית הממירה חום לתנועה מכנית 16.11.2017

חוקרים מאוניברסיטת אקסטר יצרו מערכת מגנטית מיקרוסקופית המסוגלת לייצר תנועה מכנית באמצעות אנרגיה תרמית מהסביבה. עיקרון חדש זה של המרה ישירה של אנרגיה מסוג אחד למשנהו יכול לשמש כדי להבטיח את פעולתם של ננו-מכונות שונות, מיקרורובוטים, והפעלת סוגים חדשים של חיישנים והתקני אחסון מידע מהדור הבא יכולה להתבסס על עיקרון זה.

הבסיס של המערכת המגנטית החדשה הוא מנגנון נפוץ למדי המכונה "ראצ'ט". המחגר התרמי הזה עשוי מחומר מאוד יוצא דופן, שניתן לכנותו את המונח "קרח ספין מלאכותי" (קרח ספין מלאכותי), הכולל הרבה ננומגנטים זעירים, ננו-חלקיקים מסגסוגת הפרמאלוי שלהם, סגסוגת ברזל ניקל.

בנוסף לאנרגיה תרמית, מערכת כזו מסוגלת להמיר לתנועה את האנרגיה של שדה מגנטי, מה שמוביל לשינוי בוקטורי המגנטיזציה של ננומגנטים בודדים. במקרה זה, לתזוזה זו יש אופי טבעתי והיא מסתובבת באחד משני כיוונים אפשריים. "ניסינו להבין למה זה עובד בכלל במשך זמן רב", אומר פרופסור ג'ינו הרקאץ', "ורק בסוף הבנו שנוצר פוטנציאל אנרגטי א-סימטרי בקצוות המנוגדים של המחגר התרמי, מה שבא לידי ביטוי. בהתפלגות השדה המגנטי הכולל של הננומגנטים שנקבעו. ואסימטריה זו גורמת לאזור המגנטיות להסתובב באחד משני כיוונים."

כדי לחקור את המאפיינים של המצב המגנטי של מחגר תרמי, מדענים השתמשו בקרני רנטגן ובמה שנקרא אפקט מגנטי דיכרואי (אפקט דיכרואי מגנטי). והמדידות בפועל נעשו באמצעות מקור רנטגן SLS של מכון פול שרר, שוויץ, ומקור האור המתקדם של המעבדה הלאומית לורנס ברקלי, ארה"ב.

כאמור, האפקט החדש, הפועל ברמה של חומרים מגנטיים דו מימדיים מותנה, יכול לשמש במכשירים שונים בקנה מידה ננו, לרבות ננו מנועים מגנטיים ותרמיים, חיישנים וכו'. בנוסף, האפקט החדש יכול להפוך לעקרון הפעולה הבסיסי של התקני אחסון מידע חדשים, שהסיביות שלהם מתועדות בתאים מגנטיים על ידי חימום מקומי מהיר שלהם בפולסי אור לייזר.

ראה מלא ארכיון של חדשות מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

כל השפות של דף זה

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