הפיכת מתכת לדיאלקטרי. חדשות הספרייה הטכנית בחינם

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

הפיכת מתכת לדיאלקטרי

03.05.2017

חוקרים מבית הספר הגבוה לכלכלה וממרכז Jyväskul Nanocenter (פינלנד) הדגימו בפעם הראשונה בניסוי את השפעת הגודל הקוונטי בננו-תיל מתכתי. האפקט שהתגלה הוא אוניברסלי ויש לקחת אותו בחשבון בעת תכנון מערכות ננו-אלקטרוניות קטנות במיוחד.

המחקר מראה כיצד ההתנגדות החשמלית של ננו-תיל מתכת העשוי מבסמוט משתנה באופן לא מונוטוני בתהליך של ירידה בקוטר שלו ואז עולה בחדות, ומעבירה את האובייקט למצב דיאלקטרי (מבודד). לדברי מדענים, השפעות בגודל קוונטי קשורות לתופעה בסיסית - קוונטיזציה של ספקטרום האנרגיה של אלקטרונים. וניתן לצפות בו רק בחפצים בגדלים קטנים במיוחד.

"נושא המטען הוא בדרך כלל אלקטרון ואי אפשר לקבוע את מיקומו המדויק, אבל אנחנו יודעים את ההסתברות להימצאותו באזור מסוים. הסתברות זו מתוארת על ידי פונקציית גל קוונטית, ולכל גל יש קנה מידה אופייני משלו. - אורך הגל", מסביר אחד השותפים למחקר. - אז אם ניצור מוליך שמידותיו דומות לאורך הגל של הגל הזה, יחול שינוי איכותי בתכונות המערכת. ב במקרה זה, אנו מדברים על קוונטיזציה של רמות אנרגיה, כלומר, פיצול הספקטרום הרציף לרמות מוגדרות היטב. בנוסף, ישנה רמת פרמי, המפרידה בין מצבי אנרגיה מלאים למצבי אנרגיה שאינם מלאים. אז, בהתאם לגודל של המוליך יורד, רמות האנרגיה מתחילות לעבור ביחס לערך הסף הזה, וברגע שבו הרמה האחרונה שמלאה חוצה את רמת הפרמי, המדגם עובר מהמצב המתכתי למצב הבידוד. וזו המהות של אפקט הגודל הקוונטי במקרה שלנו".

ננו-חוטים נבחרו כ"נבדקים", שכן החוט הוא הבסיס לכל מעגל חשמלי, וגם סרט דק נחקר כדוגמה. ישנן מספר שיטות לחקר השפעות גודל קוונטי (QSE). בראשון, גודלו של אותו מדגם מצטמצם בעקביות; בשני, נעשה שימוש במספר דוגמאות בגדלים שונים.

החוקרים בחרו את הראשון כי הם חשבו שהוא תואם את הניסוי ה"נקי" יותר. הבעיה העיקרית במקרה זה הייתה המשימה של צמצום המבנה כדי לא לפגוע בו. הגדלים של מבנים ננו הצטמצמו על ידי תחריט עם אלומת יונים מכוונת של גז אינרטי (ארגון), ובכך "טחינה" את פני השטח. נמצא מצב העיבוד האופטימלי, שבו חספוס פני השטח היה כ-1 ננומטר (כשתי שכבות אטומיות). במקרה זה, קוטר החוט הקטן ביותר היה כ-40 ננומטר, וקוטר ההתחלה היה כ-300 ננומטר. הדגימות עצמן יוצרו באמצעות תהליך סטנדרטי למדי של ליתוגרפיה של אלומת אלקטרונים ותצהיר ואקום כיווני. לאחר ביצוע דגימות ובדיקה מדוקדקת שלהן, נבחרו הטובים ביותר למדידות. לאחר מכן, מחזור צריבת היונים והמדידות חזר על עצמו פעמים רבות עד לרגע בו המבנה נעשה דק עד גבול כזה שהוא פשוט נכשל (כלומר, נקרע).

"התוצאה העיקרית של העבודה הייתה שהמעבר היקר הזה ממתכת-מבודד קיים לא רק בחישובים של תיאורטיקנים, אלא גם ניתן לצפות בו בניסוי. בעבודות קודמות, התוצאה הזו הושגה על סרטים דקים, היו גם ניסיונות לעשות זאת. בננו-חוטים, אבל לא מוצלח מדי. אז אנחנו יכולים לומר שהעבודה שלנו היא מהראשונות שהדגימו בניסוי את אפקט הגודל הקוונטי במוליך מתכת. אפקט הגודל הקוונטי הוא תופעה אוניברסלית שאמורה להיות קיימת בכל מערכת של מספיק גדלים קטנים. לפיכך, המחקר שלנו מאפשר לקבוע את המגבלות הבסיסיות על מזעור אלמנטים של מעגלים (ננו) אלקטרוניים", מציינים המדענים.

<< חזרה: תשומת לב משותפת מסנכרנת מוחות 04.05.2017

>> קדימה: קרחון מלאכותי נגד התחממות כדור הארץ 03.05.2017

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

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, ... >>

גורם סיכון מרכזי להתמכרות להימורים 07.05.2024

משחקי מחשב הופכים לצורת בידור פופולרית יותר בקרב בני נוער, אך הסיכון הקשור להתמכרות למשחקים נותר בעיה משמעותית. מדענים אמריקאים ערכו מחקר כדי לקבוע את הגורמים העיקריים התורמים להתמכרות זו ולהציע המלצות למניעתה. במהלך שש שנים, עקבו אחר 385 בני נוער כדי לגלות אילו גורמים עלולים לגרום להם להתמכרות להימורים. התוצאות הראו ש-90% ממשתתפי המחקר לא היו בסיכון להתמכרות, בעוד ש-10% הפכו למכורים להימורים. התברר שהגורם המרכזי להופעת התמכרות להימורים הוא רמה נמוכה של התנהגות פרו-חברתית. בני נוער עם רמה נמוכה של התנהגות פרו-חברתית אינם מגלים עניין בעזרה ובתמיכה של אחרים, מה שעלול להוביל לאובדן הקשר עם העולם האמיתי ולהעמקת התלות במציאות מדומה שמציעים משחקי מחשב. בהתבסס על תוצאות אלה, מדענים ... >>

רעשי תנועה מעכבים את גדילת האפרוחים 06.05.2024

הצלילים שמקיפים אותנו בערים מודרניות הופכים נוקבים יותר ויותר. עם זאת, מעטים האנשים שחושבים כיצד הרעש הזה משפיע על עולם החי, במיוחד יצורים עדינים כמו אפרוחים שעדיין לא בקעו מהביצים שלהם. מחקרים עדכניים שופכים אור על נושא זה, ומצביעים על השלכות חמורות על התפתחותם והישרדותם. מדענים מצאו שחשיפה של אפרוחי יהלום זברה לרעש תנועה עלולה לגרום להפרעה חמורה בהתפתחותם. ניסויים הראו שזיהום רעש יכול לעכב באופן משמעותי את בקיעתם, ואותם אפרוחים שצצים מתמודדים עם מספר בעיות מקדמות בריאות. החוקרים מצאו גם שההשפעות השליליות של זיהום הרעש משתרעות על הציפורים הבוגרות. סיכויי רבייה מופחתים וירידה בפוריות מעידים על ההשפעות ארוכות הטווח שיש לרעש התנועה על חיות הבר. תוצאות המחקר מדגישות את הצורך ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

מרחף אקוסטי 09.07.2022

צוות בינלאומי של מדענים מבריטניה וברזיל יצר את מערכת הריחוף האקוסטי LeviPrint. הוא מייצר שדות ש"תופסים" טיפות וחפצים קטנים ומאפשרים לשלוט בהם במרחב.

לדברי המפתחים, LeviPrint היא מערכת מלאה לייצור ללא מגע של אובייקטים תלת מימדיים.

זה יפשט את תהליך ההדפסה בתלת מימד בזכות מתקן הדבק המובנה והעובדה שהאלמנטים לא מתלכלכים, כיוון שהם לא באים במגע עם משטחים. בנוסף, שדות אקוסטיים יכולים לעבור דרך בד, רשתות וחומרים נוספים.

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