การควบคุมนิกเกิลนาโนสวิตช์ด้วยแสง

Anonim

ดร. Giordano Mattoni นักวิจัยควอนตัมที่ TU Delft และผู้ร่วมงานของเขาได้แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนเฟสนาโนอิเล็กทรอนิกส์ในวัสดุประเภทที่เรียกว่า nickelates สามารถควบคุมด้วยแสงเลเซอร์ได้ ผลการวิจัยของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์ใน Physical Review Materials เป็นขั้นตอนที่สำคัญในด้านวัสดุใหม่สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

นิกเกิลเป็นชั้นของวัสดุของรัฐที่เป็นของแข็งที่มีชุดของคุณสมบัติที่ไม่ซ้ำกันรวมทั้งพวกเขาสามารถรับการเปลี่ยนแปลงช่วงจากการดำเนินการเพื่อป้องกันพฤติกรรม ในการวิจัยก่อนหน้านี้ Mattoni และเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนผ่านโลหะ (insulators) (MIT) แพร่กระจายไปทั่วทั้งนิกเกิลดังกล่าว ในการทดลองเมื่อเร็ว ๆ นี้พวกเขาได้พิสูจน์ว่า MIT สามารถควบคุมด้วยแสงเลเซอร์ได้ "วัสดุที่มีคุณสมบัติทางกายภาพที่สามารถทำซ้ำได้ในระดับนาโนนั้นเป็นที่ต้องการอย่างมาก แต่แทบจะไม่สามารถใช้ได้" Mattoni กล่าว

ในระหว่างการทดลองของพวกเขาในห้องปฏิบัติการวิจัยนานาชาติในสหราชอาณาจักรนักวิทยาศาสตร์ได้ชี้นำการเต้นของชีพจรเลเซอร์แบบ ultrafast ด้วยระยะเวลา 100 femtoConds ที่ตัวอย่าง NdNiO 3 (neodymium nickelate) การส่งชีพจรแสงเลเซอร์พลังงานสูงอย่างรวดเร็วและรวดเร็วทำให้อุณหภูมิของตัวอย่างสูงขึ้นจาก 150 เป็น 152 เคลวินในช่วงเวลาสั้น ๆ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อยนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุจากฉนวนเพื่อนำไปสู่ การเพิ่มพลังของเลเซอร์เราสามารถควบคุมวิธีการเป็นฉนวนหรือโลหะวัสดุอาจเป็นและจึงควบคุมคุณสมบัติทางกายภาพของ. "

การควบคุมดังกล่าวทำได้ด้วยคุณสมบัติอื่นของวัสดุ: hysteresis (จากภาษากรีกสำหรับ 'lagging behind') "ร้อนขึ้นหรือเย็นลงวัสดุไม่ได้ทำตามรูปแบบเดียวกันของการเปลี่ยนแปลงเราสามารถใช้ปรากฏการณ์ที่จะล็อควัสดุในระยะหนึ่ง." ในชีวิตประจำวัน hysteresis ใช้ในการควบคุมอุณหภูมิในตู้เย็นหรือระบบทำความร้อนส่วนกลางเช่น การเปิดใช้งานและการหยุดการทำงานจะถูกควบคุมโดยการตรวจจับอุณหภูมิเพื่อให้ระบบต่างๆไม่สามารถเปิดและปิดตัวเองได้อย่างต่อเนื่อง

แม้ว่าการศึกษานี้เป็นพื้นฐานการประยุกต์ใช้งานจริงอยู่ที่ขอบฟ้า: วัสดุที่สามารถเปิดและปิดการนำไฟฟ้าได้สำหรับสวิตช์และวงจรสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบใหม่ "วัสดุดังกล่าวสามารถใช้สำหรับเครือข่ายประสาทเทียม" Mattoni กล่าว "จนถึงปัจจุบันพัฒนาการทั้งหมดในสาขาปัญญาประดิษฐ์ได้ถูกสร้างขึ้นมาในซอฟต์แวร์ถ้าคุณสามารถเรียกใช้อัลกอริทึมได้โดยตรงกับฮาร์ดแวร์บางประเภทคุณสามารถสร้างสิ่งที่คล้ายกับสมองได้"

แม้จะมีผลในเชิงบวกการทดลองของตัวเองก็ไม่ได้ถูกวางแผนไว้เช่นนี้ "เรากำลังทำงานอย่างหนักในการทดลองที่เราต้องละทิ้งอย่างไรก็ตามนั่นหมายความว่าเรามีเวลาเหลืออยู่ที่ซินโครตรอนและไม่กี่ชั่วโมงที่เราใช้กันอย่างเต็มที่" พิสูจน์ได้ว่าแม้ในวิทยาศาสตร์พื้นฐานคุณต้องทำหญ้าแห้งขณะที่ดวงอาทิตย์ส่อง

menu
menu