Fizycy odkryli nowy sposób na ruch elektronów
Elektrony poruszające się w polu elektrycznym w przewodzącym je materiale podróżują po linii najmniejszego oporu, czyli równolegle do linii pola elektrycznego. Tymczasem naukowcy z MIT-u i University of Manchester odkryli, że elektrony w pewnych warunkach mogą poruszać się prostopadle do linii pola elektrycznego, co można wykorzystać do budowy niezwykle energooszczędnych tranzystorów i układów scalonych.
Uczeni zauważyli, że gdy warstwę grafenu umieścimy na warstwie białego grafenu – azotku boru – elektrony poruszają się prostopadle do linii pola elektrycznego. Co więcej, jak informuje profesor Leonid Levitov, dwa osobne strumienie elektronów mogą podróżować w przeciwnych kierunkach znosząc wzajemnie swój wypadkowy ładunek elektryczny i tworząc w ten sposób „obojętny prąd bez znaku ładunku”. Uczony mówi, że możliwe jest precyzyjne kontrolowanie kąta przepływu takiego prądu względem linii pola elektrycznego, a można tego dokonać za pomocą niewielkich zmian napięcia na bramkach. Jako, że taki strumień elektronów nie niesie wypadkowego ładunku, nie dochodzi do dużych strat energii w postaci ciepła. Dzięki temu nowy półprzewodnik, jakim jest grafen połączony z białym grafenem, mógłby być konkurencją dla krzemu.
Wszyscy zgadzają się, że nowe niekonwencjonalne podejście do przetwarzania informacji to klucz do stworzenia sprzętu przyszłości. To właśnie to przekonanie pozwoliło na dokonanie wielu ważnych odkryć, szczególnie w dziedzinie spintroniki - mówi Levitov.
Levitov i współpracujący z nim Andre Geim, jeden z odkrywców grafenu, zaprezentowali prosty tranzystor bazujący na nowym materiale. Rzadko zdarza się, by w jednym odkryciu połączyć materiałoznawstwo, fizykę cząstek, topologię i teorię względności - stwierdził Geim.
Wiadomo, że elektrony w grafenie zachowują się tak, jakby nie miały masy. Jednak gdy grafen połączymy z białym grafenem całość staje się półprzewodnikiem, a elektrony zaczynają zachowywać się w nowy, nigdy wcześniej nieobserwowany sposób.
Uczeni przyznają, że jeszcze nie wiedzą, czy ich wynalazek znajdzie praktyczne zastosowanie. O ile bowiem już teraz wiadomo, że sam materiał pozwoli na znaczną redukcję strat energii, o tyle nie jest pewne, czy w innych częściach takiego systemu nie będzie dochodziło do strat energii.
Komentarze (2)
Astroboy, 12 września 2014, 18:02
Czy na pokładzie jest ktoś dobry w klocki nazywane krystalografią?
Bo na mój wiejski rozum spadanie twarzą po stromych schodach, czyli niemal wzdłuż linii sił pola grawitacyjnego, niekoniecznie oznacza podróż po linii najmniejszego oporu. Jeśli ktoś ma wątpliwości, to proponuję spróbować.
Generalnie dryft elektronowy (prąd) w porównaniu do ruchów termicznych ma się tak, jak dryft kontynentów do naszych wyścigów samochodowych (a ścigamy się wzdłuż, w poprzek i na skos bez umiaru
)
Trochę się gubię. Czy położona warstwa nie może być biała?
Jaka jest geometria pola elektrycznego? Wzdłuż, czy prostopadle do warstw?
Chyba muszę jeszcze się poduczyć. Zastanawiam się nad Hogwartem.
No to głupio zapytam: cóż takiego "wypadkowego" jednak niesie?
Proponuję więc badania nad pewnym złomiarzem – pan Czesław. Informacje przetwarza zdecydowanie niekonwencjonalnie.
Czyli Andriej Konstantinowicz Giejm (Андре́й Константи́нович Гейм).
Neti, neti.
Arlic, 13 września 2014, 12:04
Z tego co mi wiadomo elektrony poruszają się w przewodnikach ŚREDNIO równolegle do linii pola elektrycznego, ale same elektrony, rozpatrywane jako osobne byty mogą się poruszać nawet w przeciwną strunę do linii pola elektrycznego ze względu na interakcje z cząstkami danego przewodnika.