UCLA-ի ճարտարագետները սենյակային ջերմաստիճանում քվանտային ջերմային ալիքներ են գրանցել

Կալիֆոռնիայի համալսարանի Լոս Անջելեսի մասնաճյուղի (UCLA) Սամուելիի անվան ճարտարագիտական դպրոցի հետազոտողները առաջին անգամ ցույց են տվել, որ ֆոնոնները, այսինքն ջերմություն փոխանցող ատոմային տատանումները, կարող են սենյակային ջերմաստիճանում շարժվել կենտրոնացված, ճառագայթանման ուղիներով. երևույթ, որն նախկինում նկատվել էր միայն բացարձակ զրոյին մոտ ջերմաստիճաններում: Հուլիսի 22-ին Nature Physics ամսագրում հրապարակված հետազոտության արդյունքները կարող են վերափոխել էլեկտրոնիկայում, ԱԻ սարքավորումներում և քվանտային սարքերում ջերմության կառավարման ձևը:newsroom.ucla+1

Ֆոնոնների կենտրոնացումը բորի արսենիդում

Հետազոտությունը, որը ղեկավարել է UCLA Սամուելիի մեխանիկական և տիեզերաօդային ճարտարագիտության պրոֆեսոր Յոնգջի Հուն, ցույց է տվել, որ բորի արսենիդում, որը բարձր ջերմահաղորդականությամբ բյուրեղային կիսահաղորդիչ է, ջերմությունը չի տարածվում հավասարաչափ բոլոր ուղղություններով, ինչպես ավանդական նյութերում: Փոխարենը, այն շարժվում է նյութի բյուրեղային կառուցվածքով պայմանավորված ուղղորդված ուղիներով, ինչպես օպտիկական մանրաթելերն են ուղղորդում լույսը:samueli.ucla+1

Այս էֆեկտը ֆիքսելու համար թիմը մշակել է նանոմասշտաբային ջերմաստիճանային քարտեզագրման մեթոդ: Սովորական նյութերում նրանք նկատել են ջերմության տարածման շրջանաձև պատկերներ, որոնք համապատասխանում են դիֆուզիոն հաղորդականությանը: Սակայն բորի արսենիդում նրանք արձանագրել են ճառագայթանման ջերմաստիճանային պատկերներ, որոնք կանխատեսելիորեն փոխվում էին բյուրեղի կողմնորոշման հետ՝ առաջացնելով կենտրոնացման վեցապատիկ, ութապատիկ և քառապատիկ պատկերներ՝ կախված ուսումնասիրված բյուրեղային հարթությունից:newsroom.ucla

Քվանտային ֆոնոնային այս վարքագիծը պահպանվում է մեկ միկրոմետր և հնարավոր է մինչև տասնյակ միկրոմետր հեռավորությունների վրա, որոնք կարևոր են ժամանակակից էլեկտրոնային, ֆոտոնային և քվանտային սարքերի համար:samueli.ucla+1

Նշանակությունը ապագա տեխնոլոգիաների համար

«Սա հիմնարար դիտարկում է, որը մեզ հնարավորություն է տալիս նորովի մտածել ջերմային կառավարման մասին», նշել է Հուն: «Սենյակային ջերմաստիճանում նանոմասշտաբային ճշգրտությամբ ջերմությունը ուղղորդելու, կենտրոնացնելու և վերաբաշխելու հնարավորություն տալով՝ այս հայտնագործությունը հիմք է դնում քվանտային ջերմային ճարտարագիտության համար»:newsroom.ucla

Ֆոնոնների կենտրոնացման նախորդ դիտարկումները պահանջում էին կրիոգեն ջերմաստիճաններ, սովորաբար բացարձակ զրոյից ընդամենը մի քանի աստիճան բարձր, որտեղ ֆոնոնները կարող են անցնել մեծ հեռավորություններ առանց ցրվելու: Սենյակային ջերմաստիճանում համարվում էր, որ ֆոնոնները չափազանց արագ են ցրվում նման կոհերենտ վարքագիծ դրսևորելու համար: Բորի արսենիդի արտասովոր թույլ ֆոնոնային ցրումը թույլ է տալիս ալիքանման տեղափոխմանը պահպանվել սովորական պայմաններում:nature+1

Այս հայտնագործությունը հիմնված է Հուի ավելի վաղ կատարած աշխատանքի վրա, որը 2018 թվականին առաջինն էր փորձնականորեն բնութագրել բորի արսենիդը: Ատոմային մակարդակում ջերմության կառավարումը կարող է օգնել լուծել ջերմային խոչընդոտները, որոնք սահմանափակում են ԱԻ չիպերի, միկրոէլեկտրոնային սարքերի և տիեզերաօդային համակարգերի աշխատանքը, միևնույն ժամանակ ուղիներ բացելով քվանտային տեղեկատվական և սենսորային տեխնոլոգիաներում ֆոնոնների և էլեկտրոնների փոխազդեցության ճշգրիտ կարգավորման համար:newsroom.ucla