„Quantum Electronics“ itin greitų jungiklių nuotraukos gali sukelti greitai judančias mašinas

Mokslininkų grupė sukūrė naują metodą, kaip užfiksuoti itin greitą atomų emisiją mažais klavišais, siekiant reguliuoti srovės srautą elektros energijoje. Čia pavaizduota Aditya Sood (kairėje) ir Aaronas Lindenbergas (dešinėje). Mandagumas: Gregas Stewartas / SLAC nacionalinė greitintuvo laboratorija

Mokslininkai pirmieji demonstruoja itin greitą transformaciją į kvantinius elektroninius prietaisus

Jie turi trumpesnę būseną, dėl kurios gali būti kuriamos greitesnės ir energiją taupančios skaičiavimo mašinos.

Elektroninės grandinės, kurios koordinuoja ir kaupia informaciją, apima milijonus mažyčių klavišų, valdančių elektros srautą. Gerai suprantant, kaip veikia šie maži kintamieji, tyrėjai gali padėti peržengti šiandienos skaičiavimo ribas.

Dabar mokslininkai pirmą kartą užfiksavo atomus, judančius vienu iš tų raktų, kai jie buvo įjungti ir išjungti. Be kita ko, jie rado trumpą rakto vietą, kurią gali spėti panaudoti greitesniems ir energiją taupantiems įrenginiams.

Stanfordo universiteto Energetikos departamento SLAC Nacionalinės greitintuvų laboratorijos, Hewlett Packard Labs, Penn State University ir Purdue universiteto tyrimų grupė aprašo savo darbą straipsnyje Mokslas šiandien (2021 m. liepos 15 d.).

“Šis tyrimas yra svarbus žingsnis ypač greitose technologijose ir moksle”, – sakė SLAC mokslininkė ir bendradarbė Xijie Wang. “Tai žymi pirmą kartą, kai tyrėjai panaudojo elektromagnetinę difrakciją, kuri leidžia objekte aptikti mažus atominius judesius, išsklaidant elektros srovę iš elektrinio lauko. Pavyzdžiui, jis stebi elektros prietaisą, kol jis veikia.”

Itin greita kintama elektroninė kvantinė medžiaga

Komanda naudojo elektrinius dviračius, rodomus čia mėlynai, kad išjungtų ir išjungtų įprastą tvarką. Jie suprojektavo šiuos elektronus, kad jie ateitų, kol elektronai nebuvo sugeneruoti SLAC ultragarsio elektronų difrakcijos šaltinio MeV-UED, kuris užfiksavo atominius judesius, vykstančius šiuose raktuose, kai jie buvo įjungti ir išjungti. Autorius: Gregas Stewartas / SLAC nacionalinė greitintuvo laboratorija

Užfiksuokite kelionę

Šiame pavyzdyje įprastai suprojektuotas nedidelis elektrinis jungiklis, pagamintas iš vanadžio dioksido, prototipinis medžiagos kiekis, kurį galima perjungti į priekį ir atgal tarp valymo ir elektrinio valdymo būsenų šalia kambario šildymo, gali būti naudojamas kaip raktas būsimiems įrašams. Medžiaga taip pat naudojama kompiuteriu stimuliuojamose smegenyse, nes jos sugeba sukurti elektros grandines, imituojančias žmogaus smegenyse šaudomus nervinius impulsus.

Tyrėjai naudojo elektros sroves, kad perjungtų šiuos klavišus pirmyn ir atgal tarp kliringo ir gryninimo būsenų, o įrašai parodė subtilius jų atomų išdėstymo pokyčius devynis milijardus sekundžių. Šie vaizdai, nufotografuoti ultragarsia elektronų difrakcijos kamera „MeV-UED“, buvo padaryti siekiant sukurti atominių judesių filmą.


Pagrindinė tyrėja Aditya Sood aptaria naujus tyrimus, kurie galėtų geriau suprasti mažų organizmų valdymą elektrinėse transporto priemonėse. Autorius: Olivier Bonin / SLAC Nacionalinė greitintuvo laboratorija

„Ši itin greita kamera gali pažvelgti į objektą ir užfiksuoti vaizdus, ​​kaip juda jo atomai, reaguodami į aštrią sužadintos elektros bangą“, – vienas iš įkūrėjų Aaronas Lindenbergas, Stanfordo medžiagų ir energetikos instituto (SIMES) tyrėjas. ) SLAC ir Stanfordo universiteto Mokslo ir inžinerijos katedros profesorius. “Tuo pačiu metu jis taip pat matuoja tų objektų elektroninių savybių pokyčius praeityje.”

Su šia fotografija komanda įgijo naują, periodišką poziciją medžiagoje. Jis susidaro, kai objektas reaguoja į elektros srovę, pereidamas iš izoliacijos į veikimo būseną.

„Valstybių ir valdymo valstybių atominės struktūros yra šiek tiek skirtingos, ir joms dažnai reikia energijos pereiti iš vienos į kitą“, – sakė SLAC mokslininkas, vienas iš įkūrėjų Xiaozhe Shenas. “Bet kai pakeitimas atliekamas šioje periodinėje fazėje, raktas gali atsirasti nepasikeitus atominei struktūrai.”

Atidarykite langą ant atominių gipso

Nors ji yra svarbiausia tik keletą sekundžių milionatų, buvo patvirtinta, kad ji yra neišsami.

Siekdama tęsti šį tyrimą, komanda tiria, kaip sukurti šiuos defektus tokiomis būsenomis paprastomis ir ilgai trunkančiomis sąlygomis. Tai leistų jiems pagaminti mašinas, galinčias keistis elektra be atominio judėjimo, kurios buvo greitai judančios ir reikalaujančios mažiau energijos.

„Rezultatai rodo elektros energijos kaitos galingumą per milijonus ciklų ir nustato galimus greito tokių prietaisų perjungimo apribojimus“, – sakė vienas iš įkūrėjų Shriramas Ramanatana, „Purdue“ profesorius. “Tyrimas randa svarbių įžvalgų apie mikroskopinius reiškinius, atsirandančius valdant mašinas, kurios yra labai svarbios kuriant būsimus eksperimentinius padalinius”.

Tyrimas taip pat siūlo naują būdą sujungti objektus, kurių nėra įprastomis sąlygomis, leidžiant mokslininkams stebėti ultragreitą laiką ir pritaikyti jų savybes.

“Šis metodas suteikia mums naują būdą stebėti mašinas, kai jos juda, atverdamos langą, kad pamatytume, kaip juda atomai”, – sakė pagrindinė SIMES autorė Aditya Sood. “Labai įdomu derinti skirtingų elektrotechnikos kultūrų ir ypač greito mokslo idėjas. Mūsų požiūris leis mums sukurti naujos kartos elektroninius prietaisus, kurie galėtų patenkinti elektronikos augimą.” Pasaulio poreikis reikalingiems duomenims, žvalgybai. “

„MeV-UED“ yra LCLS namų vartotojo įrankis, kurį SLAC valdo DOE mokslo biuras, finansavęs šį tyrimą.

SLAC yra didelė daugiaprogramė tyrimų įstaiga, tirianti, kaip visata veikia dideliu, mažu ir greitu mastu, ir surinkti galingus įrankius, kuriuos naudoja mokslininkai visame pasaulyje. Tyrimais, apimančiais fizikos, architektūros ir geologijos, medžiagų, chemijos, bio- ir energetikos bei duomenų mokslo sritis, mes padedame išspręsti realaus pasaulio problemas ir plėsti visuomenės susidomėjimą.

JAV Energetikos departamento mokslo biurui SLAC administruoja Stanfordo universitetas. Mokslo biuras yra vienas didžiausių mokslinių tyrimų fondų rėmėjų Jungtinėse Amerikos Valstijose ir stengiasi išspręsti kai kuriuos sunkiausius mūsų laikų iššūkius.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Didelė pažanga švarios energijos kuro elementų reakcijų srityje

Žinant geležies atomų tankį ir vietos dinamiką, pasiekiamas efektyvumo lygis kuro elementų oksidacijos reakcijoje, kuri niekada nebuvo realizuota. Kreditas: Teksaso universitetas Austine /...

Astronomai atranda mažytę uolėtą planetą – tik pusę Veneros masės

Šis grafinis simbolis rodo L 98-59b, vieną iš L 98-59 35 šviesmečių sistemos planetų. Sistemoje yra keturios patvirtintos uolienų planetos, kurios gali atsirasti...

Du antihipertenziniai vaistai apsaugo nuo tos pačios širdies ligos, bet skirtingo šalutinio poveikio

Analizuojant beveik 3 milijonus pacientų, vartojusių pirmuosius kraujospūdį mažinančius vaistus, angiotenzino receptorių blokatoriai (ARB) buvo tokie pat geri kaip ir angiotenziną konvertuojančių fermentų (AKF)...

Ličio jonų akumuliatorių „įkūrėjas“ padeda savo atradimu išspręsti 40 metų senumo problemą

Ličio jonų akumuliatorių su SNS neutronais įkūrėjas patvirtino, kad katodo medžiaga (mėlyna) be ličio niobio oksido (šviesiai žalia) žymiai sumažino pirmojo ciklo energijos nuostolius...

Dirbtinis skrandžio prototipas atskleidžia skysčių virškinimo dinamiką

Iliustracija, rodanti srauto lauką ir lašelių disociaciją aplink antralinę susitraukimo bangą. Kreditas: Damien Dufour. Lašelių plyšimas rodo, kaip apatinės pilvo susitraukimo...

Newsletter

Subscribe to stay updated.