Mokslininkai padarė revoliucinį atradimą, kuris gali pakeisti ateities kompiuterių veikimą. Neseniai atliktas tyrimas parodė, kad naudojant chiralinės fononų savybes, galima tiesiogiai perduoti judėjimą elektronams, leidžiant jiems nešti informaciją be magnetų, baterijų ar net elektros energijos.
Revoliucija kompiuterijoje
Augant kompiuterinių technologijų poreikiams, mokslininkai vis labiau tyrinėja kvantinį pasaulį, siekdami rasti efektyvesnių būdų apdoroti didelius duomenų kiekius. Naujasis metodas, vadinamas orbitronika, orientuojasi į elektronų judėjimą aplink atomo branduolį, siekiant efektyviau nešti ir saugoti informaciją. Anksčiau šiam judėjimui kontroliuoti buvo reikalingi magnetiniai materialai, tokių kaip geležis, kurie yra sunkūs, brangūs ir sunkiai pritaikomi praktikoje.
Chiralinių fononų atradimas
Naujausi tyrimai parodė, kad chiraliniai fononai gali tiesiogiai perduoti orbitinį kampinį momentą elektronams, net ir ne magnetiniuose medžiagose. Dali Sun, Šiaurės Karolinos valstijos universiteto fizikas, teigė: „Anksčiau orbitinių srovių generavimui reikėjo įterpti krūvio srovę į specifinius perėjimo metalus, o daugelis šių elementų yra klasifikuojami kaip kritiniai medžiagos“. Naujasis metodas leidžia naudoti pigesnes ir gausesnes medžiagas.
Valy Vardeny, Utah universiteto fizikas, pridūrė: „Mes neturime magneto. Mes neturime baterijos. Mes neturime naudoti įtampos. Mes tiesiog turime medžiagą su chiraliniais fononais“. Tokio pobūdžio tyrimai gali sukurti naują technologijų sritį, kuri anksčiau atrodė neįmanoma.
Chiralumas ir atomų judėjimas
Šis pažanga remiasi atomų išsidėstymu ir judėjimu medžiagose. Kietuose kūnuose atomai formuoja tankiai supakuotas kristalų struktūras. Chiralinėse medžiagose, pavyzdžiui, kvarce, atomai išsidėsto spiralinėmis formomis, kas sukuria natūralų posūkį. Toks išsidėstymas sukuria judėjimą, kuris leidžia atomams suktis ar judėti spiraliniu būdu.
Chiralinių fononų energijos perdavimas
Šie atomų virpesiai keliauja per medžiagą kaip kolektyvinės bangos, vadinamos fononais. Chiralinėse medžiagose šios bangos taip pat juda apskritimu, sudarydamos chiralinius fononus. Mokslininkai nustatė, kad šis judėjimas gali būti tiesiogiai perduotas elektronams, suteikiant jiems orbitinį kampinį momentą be tradicinių magnetinių metodų.
Kvarcas ir paslėptos magnetinės savybės
Kvarcas, nors ir nėra magnetinė medžiaga, turi paslėptų magnetinių efektų, kurie atsiranda dėl chiralinių fononų. Utah universiteto mokslininkai pirmą kartą tiesiogiai išmatuoja šiuos efektus, naudodami specializuotą įrangą. Naudodami lazerius, jie analizavo, kaip atspindėtas šviesos spindulys keičiasi, ir tai patvirtino, kad kvarco chiraliniai fononai sukuria žymų magnetinį lauką.
Ateities elektronika
Šis metodas nėra ribojamas tik kvarcu. Jis taip pat gali būti taikomas kitoms chiralinėms medžiagoms, tokioms kaip telūras, selenas ir hibridiniai organiniai/inorganiniai perovskitai. Palyginti su esamais metodais, jis reikalauja mažiau medžiagų ir leidžia orbitiniam judėjimui išlikti gerokai ilgiau.
Ką tai reiškia Lietuvai?
Ši naujovė gali turėti didelės reikšmės Lietuvos technologijų sektoriui. Siekiant tapti inovacijų centru Baltijos regione, Lietuva gali pasinaudoti šiuo tyrimu, skatindama naujas technologijas ir pritraukdama investicijas į tyrimus ir plėtrą. Taip pat, efektyvesni ir energiją taupantys įrenginiai gali turėti teigiamą poveikį šalies ekonomikai ir aplinkai.
