Надежные и чувствительные квантовые полупроводники

23.02.2024

Полупроводниковые устройства играют важную роль в современной электронике, от мобильных устройств до медицинской техники. Однако их работоспособность может подвергаться риску из-за различных внешних факторов, таких как примеси или изменения температуры.

Недавние исследования физиков и экспериментаторов из кластера ct.qmat-Complexity and Topology in Quantum Matter в Вюрцбурге и Дрездене привели к созданию полупроводникового устройства на основе арсенида алюминия-галлия (AlGaAs), которое обладает защитой от внешних помех благодаря топологическому квантовому явлению.

Профессор Ерун ван ден Бринк, директор Института теоретической физики твердого тела в Институте исследования твердого тела и материалов имени Лейбница в Дрезден (IFW), отметил, что топологические устройства, такие как это, устраняют необходимость в высокой чистоте материала, что снижает затраты на производство электроники.

Это первое воплощение топологического скин-эффекта в микроскопическом масштабе для полупроводникового материала, что делает устройство надежным и чувствительным. Ток в новом квантовом устройстве остается стабильным даже при наличии примесей, а его контакты способны обнаруживать даже малейшие изменения тока или напряжения.

Это открытие обещает новые возможности в создании высокоточных датчиков и усилителей, открывая двери к более надежной электронике будущего.

<< Назад: Ночью деревья растут быстрее 23.02.2024

>> Вперед: Кальциевый аккумулятор, получающий энергию из воздуха 22.02.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Целлюлозный биоразлагаемый пластик 27.12.2025 Проблема пластикового загрязнения мирового океана остается одной из самых острых экологических задач XXI века. Миллионы тонн пластика попадают в морскую воду ежегодно, и традиционные материалы распадаются на микропластик, опасный для экосистем. Японские ученые сделали значительный шаг в решении этой проблемы, создав новый биоразлагаемый пластик на основе целлюлозы, который полностью исчезает в морской воде всего за два часа. Исследование, проведенное под руководством Такудзо Аиды в Центре перспективных материаловедческих исследований RIKEN (CEMS), представляет собой важное достижение в области материаловедения и экологии. Новый полимер основан на карбоксиметилцеллюлозе - производной древесной пульпы, одобренной FDA для пищевого использования, и катионах гуанидиния полиэтиленимина. При комнатной температуре компоненты смешиваются в воде, формируя прочную и гибкую пластиковую пленку. Ключевой особенностью материала является способность быстро разлагаться в морской воде благодаря так называемым "соляным мостикам", которые разрываются при контакте с соленой водой. Как отмечает команда исследователей, пластик полностью исчезает за два часа, не оставляя микропластика. При необходимости поверхность пленки можно покрыть тонким защитным слоем, чтобы предотвратить преждевременное разложение в бытовых условиях. Предыдущие версии разлагаемых пластиков также демонстрировали способность к распаду в морской воде, однако они были непрактичны для массового производства. Новый материал отличается настраиваемой гибкостью, которую удалось достичь с помощью холин хлорида - органической соли, одобренной FDA как пищевая добавка. Такой пластификатор позволяет регулировать жесткость и эластичность пластика: от стекловидного твердого состояния до пленки, способной растягиваться на 130% от своей длины. Разработанный полимер получил название CMCSP, что расшифровывается как "супрамолекулярный пластик на основе карбоксиметилцеллюлозы". В лабораторных испытаниях материал продемонстрировал свойства, сопоставимые с нефтеполимерными пластиками, при этом оставаясь полностью безопасным для окружающей среды. "Это исследование доказывает, что мы уже на стадии практического применения", - подчеркивает Такудзо Аида. Важным преимуществом CMCSP является доступность и низкая стоимость исходных компонентов. Все ингредиенты широко распространены, безопасны и разрешены к использованию в пищевой промышленности, что существенно облегчает выход материала на коммерческий рынок. Кроме того, ученые отмечают огромный потенциал природного сырья: ежегодно в мире производится около триллиона тонн целлюлозы. Использование этого ресурса для создания безопасного биоразлагаемого пластика открывает перспективу значительного сокращения пластикового загрязнения океанов и защиты экосистем от микропластика.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026