ஊதா நிற வெண்கலம் ‘எமர்ஜென்ட் சமச்சீர்மையை’ இயக்கலாம்

வெளிப்படும் சமச்சீரின் பிரதிநிதித்துவம், பனி அடுக்குகளிலிருந்து வெளிவரும் ஒரு முழுமையான சமச்சீர் நீர்த்துளியைக் காட்டுகிறது. பனியில் உள்ள பனி படிகங்கள், மாறாக, ஒரு சிக்கலான வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளன, எனவே நீர்த்துளியை விட குறைந்த சமச்சீர்நிலையைக் கொண்டுள்ளது. ஊதா நிறம் இந்த நிகழ்வு கண்டுபிடிக்கப்பட்ட ஊதா வெண்கலப் பொருளைக் குறிக்கிறது. படம்: பிரிஸ்டல் பல்கலைக்கழகம்.

குவாண்டம் விஞ்ஞானிகள் ஒரு அரிய நிகழ்வைக் கண்டுபிடித்துள்ளனர், இது ஒரு இன்சுலேட்டருக்கும் சூப்பர் கண்டக்டருக்கும் இடையில் சுழலும் குவாண்டம் சாதனங்களில் ‘சரியான சுவிட்சை’ உருவாக்குவதற்கான திறவுகோலை வைத்திருக்கும். பிரிட்டனில் உள்ள பிரிஸ்டல் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் தலைமையிலான குழு, இந்த இரண்டு எதிரெதிர் எலக்ட்ரானிக் நிலைகளும் ஊதா வெண்கலத்திற்குள் இருப்பதைக் கண்டறிந்துள்ளது, இது லித்தியம், மாலிப்டினம் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் அணுக்களின் தனிப்பட்ட கடத்தும் சங்கிலிகளால் ஆன தனித்துவமான ஒரு பரிமாண (1D) உலோகம் (Li0. 9Mo6O17). அவர்கள் தங்கள் கண்டுபிடிப்புகளை அறிவியலில் ஒரு தாளில் தெரிவிக்கின்றனர்.

வெப்பம் அல்லது ஒளி போன்ற சிறிய தூண்டுதலால் தூண்டப்படும் இந்த பொருளில் ஏற்படும் சிறிய மாற்றங்கள், பூஜ்ஜிய கடத்துத்திறன் கொண்ட ஒரு இன்சுலேட்டிங் நிலையிலிருந்து வரம்பற்ற கடத்துத்திறன் கொண்ட சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலைக்கு உடனடி மாற்றத்தைத் தூண்டலாம், மேலும் நேர்மாறாகவும். ‘எமர்ஜென்ட் சமச்சீர்’ எனப்படும் இந்த துருவப்படுத்தப்பட்ட பல்துறை, எதிர்கால குவாண்டம் தொழில்நுட்பங்களுக்கு சிறந்த ஆன்/ஆஃப் ஸ்விட்ச் வழங்கும் திறனைக் கொண்டுள்ளது.

“இது மிகவும் அற்புதமான கண்டுபிடிப்பு, இது நாளைய குவாண்டம் சாதனங்களுக்கு சரியான மாற்றத்தை வழங்கக்கூடியது” என்று பிரிஸ்டல் பல்கலைக்கழகத்தின் இயற்பியல் பேராசிரியரும் ஆய்வறிக்கையின் முதன்மை ஆசிரியருமான நைகல் ஹஸ்ஸி கூறினார். “குறிப்பிடத்தக்க பயணம் 13 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு எனது ஆய்வகத்தில் தொடங்கியது, இரண்டு PhD மாணவர்கள், Xiaofeng Xu மற்றும் Nick Wakeham, காந்தப்புலத்தால் ஏற்படும் எதிர்ப்பின் மாற்றம் – ஊதா வெண்கலத்தின் காந்தப்புலத்தை அளந்தனர்.”

ஒரு காந்தப்புலம் இல்லாத நிலையில், ஊதா வெண்கலத்தின் எதிர்ப்பானது மின்னோட்டம் பயன்படுத்தப்படும் திசையைப் பொறுத்தது. அதன் வெப்பநிலை சார்பு மிகவும் சிக்கலானது. அறை வெப்பநிலையைச் சுற்றி, அதன் எதிர்ப்பு உலோகமானது, ஆனால் வெப்பநிலை வீழ்ச்சியடையும் போது இது தலைகீழாக மாறுகிறது மற்றும் பொருள் ஒரு இன்சுலேட்டராக மாறுகிறது. பின்னர், மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையில், அது ஒரு சூப்பர் கண்டக்டராக மாறும்போது எதிர்ப்பானது மீண்டும் வீழ்ச்சியடைகிறது.

இந்த சிக்கலான போதிலும், ஆராய்ச்சியாளர்கள் காந்தமின்மை மிகவும் எளிமையானது என்று கண்டறிந்தனர். மின்னோட்டம் அல்லது புலம் சீரமைக்கப்பட்ட திசையைப் பொருட்படுத்தாமல், அறை வெப்பநிலையிலிருந்து சூப்பர் கண்டக்டிங் மாற்றம் வெப்பநிலை வரை சரியான நேரியல் வெப்பநிலை சார்புநிலையைப் பின்பற்றியது.

“இந்த குழப்பமான நடத்தைக்கு எந்த ஒத்திசைவான விளக்கமும் இல்லை, தரவு செயலற்ற நிலையில் உள்ளது மற்றும் அடுத்த ஏழு ஆண்டுகளுக்கு வெளியிடப்படாமல் உள்ளது,” ஹஸ்ஸி கூறினார். “குவாண்டம் ஆராய்ச்சியில் இது போன்ற ஒரு இடைவெளி அசாதாரணமானது, இருப்பினும் அதற்கான காரணம் புள்ளிவிவரங்களின் பற்றாக்குறை அல்ல.

“காந்தப் பிரதிபலிப்பில் இத்தகைய எளிமை எப்போதும் ஒரு சிக்கலான தோற்றத்தைப் பொய்யாக்குகிறது மற்றும் அது மாறிவிடும், அதன் சாத்தியமான தீர்மானம் ஒரு வாய்ப்பு சந்திப்பின் மூலம் மட்டுமே வரும்.”

2017 ஆம் ஆண்டில், ஹஸ்ஸி நெதர்லாந்தில் உள்ள ராட்பவுட் பல்கலைக்கழகத்தில் பணிபுரிந்தார் மற்றும் ஊதா வெண்கலம் என்ற தலைப்பில் இயற்பியலாளர் பியோட்ர் சுட்ஜின்ஸ்கியின் கருத்தரங்கிற்கான விளம்பரத்தைப் பார்த்தார். அந்த நேரத்தில், சில ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்த அதிகம் அறியப்படாத விஷயத்திற்கு முழு கருத்தரங்கையும் அர்ப்பணித்தனர், எனவே அவரது ஆர்வம் தூண்டப்பட்டது.

“கருத்தரங்கில், கடத்தல் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் ‘டார்க் எக்ஸிடான்கள்’ எனப்படும் மழுப்பலான, கலப்புத் துகள்களுக்கு இடையே உள்ள குறுக்கீட்டால் எதிர்ப்புத் திரும்புதல் ஏற்படக்கூடும் என்று சுட்ஜின்ஸ்கி முன்மொழிந்தார். கருத்தரங்கிற்குப் பிறகு நாங்கள் உரையாடினோம் மற்றும் அவரது கோட்பாட்டை சோதிக்க ஒரு பரிசோதனையை முன்மொழிந்தோம். எங்கள் அடுத்தடுத்த அளவீடுகள் அடிப்படையில் அதை உறுதிப்படுத்தின.

இந்த வெற்றியால் உற்சாகமடைந்த ஹஸ்ஸி, சூ மற்றும் வேக்ஹாமின் காந்தத் திறன் தரவை உயிர்ப்பித்து அவற்றை சுட்ஜின்ஸ்கியிடம் காட்டினார். தரவுகளின் இரண்டு மைய அம்சங்கள் – வெப்பநிலையுடன் கூடிய நேரியல் தன்மை மற்றும் மின்னோட்டம் மற்றும் புலத்தின் நோக்குநிலைக்கான சுதந்திரம் – சுட்ஜின்ஸ்கிக்கு ஆர்வத்தை ஏற்படுத்தியது.

முற்றிலும் இன்சுலேட்டராக மாற்றுவதற்குப் பதிலாக, அவர் முன்னர் பரிந்துரைத்த சார்ஜ் கேரியர்கள் மற்றும் எக்ஸிடான்களுக்கு இடையிலான தொடர்பு, வெப்பநிலை குறைக்கப்படுவதால், இன்சுலேடிங் மற்றும் சூப்பர் கண்டக்டிங் மாநிலங்களுக்கு இடையேயான எல்லையை நோக்கி ஈர்ப்பு ஏற்படுமா என்று சுட்ஜின்ஸ்கி ஆச்சரியப்பட்டார். எல்லையில், கணினி ஒரு இன்சுலேட்டர் அல்லது ஒரு சூப்பர் கண்டக்டராக இருப்பதற்கான நிகழ்தகவு அடிப்படையில் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும்.

“அத்தகைய இயற்பியல் சமச்சீர்மை ஒரு அசாதாரண நிலையாகும், மேலும் வெப்பநிலை குறைக்கப்படும்போது உலோகத்தில் அத்தகைய சமச்சீர்நிலையை உருவாக்குவது, எனவே ‘எமர்ஜென்ட் சமச்சீர்’ என்ற சொல் உலகிலேயே முதலாவதாக இருக்கும்,” ஹஸ்ஸி கூறினார்:

இயற்பியலாளர்கள் சமச்சீர் முறிவு நிகழ்வில் நன்கு அறிந்தவர்கள் – குளிர்ச்சியின் போது எலக்ட்ரான் அமைப்பின் சமச்சீர்மையைக் குறைத்தல். ஒரு பனிக்கட்டியில் உள்ள நீர் மூலக்கூறுகளின் சிக்கலான அமைப்பு அத்தகைய உடைந்த சமச்சீர்மைக்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு. ஆனால் உரையாடல் மிகவும் அரிதானது, தனிப்பட்டதாக இல்லாவிட்டாலும், நிகழ்வு. நீர்/பனி ஒப்புமைக்கு திரும்பினால், பனியை மேலும் குளிர்விக்கும் போது, ​​பனி படிகங்களின் சிக்கலானது மீண்டும் ஒருமுறை சமச்சீராகவும், நீர்த்துளி போல மென்மையாகவும் ‘உருகுவது’ போன்றது.

“ஒரு மந்தமான, சிதைந்த உருவம் ஒரு அழகான, முழுமையான சமச்சீர் கோளமாக மாறும் ஒரு மந்திர தந்திரத்தை கற்பனை செய்து பாருங்கள்” என்று இப்போது இங்கிலாந்தில் உள்ள குயின்ஸ் பல்கலைக்கழக பெல்ஃபாஸ்டில் ஒரு ஆராய்ச்சி சக ஊழியரான Chudzinski கூறினார். “இது சுருக்கமாக, வெளிப்படும் சமச்சீரின் சாராம்சம். கேள்விக்குரிய உருவம் எங்கள் பொருள், ஊதா வெண்கலம், அதே நேரத்தில் எங்கள் மந்திரவாதி இயற்கையே.”

இந்த கோட்பாட்டில் தண்ணீர் உள்ளதா என்பதை மேலும் சோதிக்க, கூடுதலாக 100 தனித்தனி படிகங்கள், சில இன்சுலேடிங் மற்றும் மற்றவை சூப்பர் கண்டக்டிங், ராட்பவுட் பல்கலைக்கழகத்தில் பணிபுரியும் மற்றொரு PhD மாணவர் மார்டன் பெர்பென் என்பவரால் ஆராயப்பட்டது.

“மார்டனின் தீவிர முயற்சிக்குப் பிறகு, கதை முழுமையடைந்தது, மேலும் வெவ்வேறு படிகங்கள் மிகவும் மாறுபட்ட நில நிலைகளை வெளிப்படுத்தியதற்கான காரணம் தெளிவாகத் தெரிந்தது” என்று ஹஸ்ஸி கூறினார். “முன்னோக்கிப் பார்க்கும்போது, ​​குவாண்டம் சுற்றுகளில் சுவிட்சுகளை உருவாக்க இந்த ‘எட்ஜினஸை’ பயன்படுத்திக் கொள்ள முடியும், இதன் மூலம் சிறிய தூண்டுதல்கள் சுவிட்ச் எதிர்ப்பில் ஆழமான, ஆர்டர்களின் அளவு மாற்றங்களைத் தூண்டுகின்றன.”

A representation of emergent symmetry, showing a perfectly symmetric water droplet emerging from a layering of snow. The ice crystals in the snow, by contrast, have a complex shape and therefore a lower symmetry than the water droplet. The purple color denotes the purple bronze material in which this phenomenon was discovered. Image: University of Bristol.

Source link

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *