محققان «لابراتوار ملی شتاب‌دهنده» (SLAC) سازمان انرژی ایالات متحده، سریع‌ترین سوئیچینگ الکتریکی در آهن مغناطیسی (یک ماده معدنی مغناطیسی طبیعی) را صورت دادند.

به گزارش سرویس فناوری خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، نتایج حاصل می‌تواند منجر به ساخت فرستنده‌های ریزی ‌شود که جریان الکتریسیته را در عرض تراشه‌های سیلیکونی کنترل کرده و ساخت ابزار محاسباتی قدرتمندتر و سریع‌تر را ممکن می‌سازد.

دانشمندان با استفاده از لیزر اشعه‌ایکس «منبع نوری منسجم شتاب‌دهنده» (LCLS) متعلق به «اسلاک» دریافتند که فعال و غیرفعال‌کردن سوئیچ الکتریکی در نمونه‌های آهن مغناطیسی فقط یک تریلیونم ثانیه زمان برد که هزاران برابر سریع‌تر از فرستنده‌های حال حاضر است.

به گفته روپالی کوکرجا، محقق مواد در «اسلاک» و دانشگاه استنفورد و رهبر ارشد این مطالعه، این موفقیت برای نخستین بار "حد سرعت" برای سوئیچینگ الکتریکی در این ماده را آشکارسازی می‌کند.

آزمایش LCLS همچنین به محققان نشان داد که چگونه ساختار الکترونیکی این نمونه به «جزایر» غیرهادی که توسط نواحی رسانای الکتریکی احاطه شده بود، بازآرایی شد.

پس از این که یک پالس لیزری به نمونه آهن مغناطیسی برخورد کرد، فقط صدها کوادریلیونم ثانیه طول کشید تا این نواحی رسانا تشکیل شوند.

این مطالعه نشان می‌دهد که چگونه چنین حالت‌های هادی و غیرهادی می‌توانند با یکدیگر وجود داشته باشند و گذرگاه‌های الکتریکی را در فرستنده‌های نسل آینده خلق کنند.

دانشمندان نخست یک لیزر نور مرئی را به هر نمونه آهن مغناطیسی شات کردند. این لیزر ساختار الکترونیکی ماده را در مقیاس اتمی شکست و آن را برای تشکیل جزایر بازآرایی کرد.

به دنبال انفجار لیزری، یک پالس اشعه ایکس فوق ‌کوتاه و فوق‌بنفش ظاهر شد که برای نخستین بار به محققان امکان زمانبندی و مشاهده جزئیات تغییرات در نمونه‌ مزبور که با برخورد لیزر اولیه تحریک شده بود را فراهم کرد.

با تغییر جزئی ورود پالس‌های اشعه ایکس، آن‌ها زمانی که طول می‌کشید یک ماده از حالت غیرهادی به حالت رسانای الکتریکی تغییر کند را با دقت اندازه‌گیری کردند و شاهد تغییرات ساختاری در طول این سوئیچ شدند.

دانشمندان دهه‌ها در حال بررسی این ساختار الکتریکی در سطح اتمی بودند و سال گذشته تیم تحقیقاتی دیگری بلوک‌های سازنده آن را به عنوان trimerons شناسایی کردند.

این یافته دیدگاه‌های کلیدی را برای تفسیر نتایج حاصل از آزمایش LCLS ارائه داد.

در این مطالعه آهن مغناطیسی باید برای گرفتارکردن شارژهای الکتریکی‌اش در جای خود، تا -190 درجه سانتی‌گراد خنک می‌شد.

تحقیقات آتی با هدف شناسایی ترکیبات عجیب و آزمایش شیوه‌های جدید برای تحریک سوئیچینگ و دیگر مشخصه‌هایی است که بر فرستنده‌های سیلیکونی امروزی برتری دارند.

محققان پیش‌تر مطالعاتی را بر روی یک ماده هیبریدی که ویژگی‌های سوئیچینگ فوق‌سریع مشابه را در دمای نزدیک به اتاق نشان می‌دهد، انجام داده‌ بودند که آن را به کاندید بهتری برای استفاده تجاری در مقایسه با آهن مغناطیسی تبدیل می‌کند.

جزئیات این فناوری در Nature Materials منتشر شد.

انتهای پیام