آهنربای کوانتومی جدید نوید کاربرد در رباتیک و الکترونیک را می‌دهد

موادی که کشش آنها را می‌توان تنظیم کرد قابلیت این را دارند که منجر به تراشه‌هایی با قابلیت انعطاف پذیری بالا شوند.

محققان دانشگاه مرکز علوم پلاسما و همجوشی دانشگاه ماساچوست (PSFC) تحت سرپرستی هوانگ چوی Hangu Chui و همکارانش به‌تازگی پیشرفتی تازه را در فنّاوریِ به‌خوبی شناخته شده آهنرباها کوانتومی رقم زده‌اند.

درحالی که در نگاه اول به نظر می‌رسد که این کار چنان پیچیده نیست، این تحقیق منجر به شناخت کاربردهای جدید مواد شده است. آهنرباها (و همچنین خود مفهوم الکترومغناطیس) پایه و بنیاد تمام دستگاه‌های محاسباتی هستند و به همین دلیل پیشرفت در پایه مواد مغناطیسی این نوید را می‌دهد که اثر عمیقی بر پیشرفت و کنترل این نیروهای بنیادی داشته باشد.

با بهره‌گیری از اثرات کوانتومی محققان توانستند بر اثر غیرعادی هال (Hall Effect) و خمیدگی بِری (Berry curvature) که هر دو از موانع فیزیک پایه هستند به‌گونه‌ای کنترل داشته باشند که برای ما قابل‌استفاده و مفید باشند. مقاله جدید این تیم تحقیقاتی در نشریه بسیار معتبر نیچر (Nature) به چاپ رسیده است و به درک ما از استفاده از کروم تلوراید (chromim telluride) برای استفاده مفید از دو اثر ذکر شده برای افزایش بهره‌وری و کارایی منجر شده است. برای پاسخ به این سؤال که این پیشرفت در چه حوزه‌هایی اثرگذار است می‌توان گفت در هر حوزه‌ای که آهنرباها مهم باشند، مانند: حوزه‌های محاسباتی، الکترونیک و روباتیک.

اثر هال به کشفی اشاره دارد که توسط ادوین هال ۲۳ ساله در سال ۱۸۷۹ انجام شد. هال متوجه شد که قراردادن آهنربا در زاویه قائم در برابر یک نوار فلزی عمودی با جریانی که از آن عبور می‌کند، جریان را به سمت مخالف ورق فلزی منحرف می‌کند. (به یاد داشته باشید که جریان الکتریکی حرکت منظم الکترون‌های آزاد است.)

این اختلاف نامتقارن در جریان الکتریکی به اثر هال معروف شد. اما با کمک مکانیک کوانتومی، می‌توان از این رفتار نامتقارن بهره برد. اگر مکانیک کوانتومی را چنان در نظر بگیریم که راهی برای ما گشوده است تا در سطح فیزیک ذره‌ای به این اثر نگاه کنیم به ما اجازه می‌دهد شرایط موجود را درک کنیم و بعد روی آن تأثیر بگذاریم.

در این لحظه کاربرد مفهوم کوانتومی خمیدگی بِری وارد می‌شود: در فیزیک کوانتوم از این اثر برای انحراف طبیعی جریان الکتریکی استفاده می‌شود (تقریباً آن چه اثر هال انجام می‌دهد.) با این تفاوت که ازآنجا که به میدان مغناطیسی نیازی ندارد به اثر غیرعادی هال نام‌گذاری می‌شود که می‌توان از این اثر برای کنترل بسیار بهینه‌تر جریان الکتریکی استفاده کرد.

نتیجه این تحقیق منجر به ماده‌ای شده است که حتی در صورت فشرده‌شدن اثر غیرعادی هال را از خود نشان می‌دهد و نوید پتانسیل‌های زیادی را برای استفاده در حوزه الکترونیک انعطاف‌پذیر می‌دهد.

منبع: Tom’s Hardware