Aistriúchán ar alt ag údair ó IBM Taighde....
Tabharfaidh ceannródaíocht thábhachtach san fhisic deis dúinn staidéar níos mine a dhéanamh ar shaintréithe fisiceacha leathsheoltóirí. D’fhéadfadh sé seo cabhrú le forbairt na teicneolaíochta leathsheoltóra den chéad ghlúin eile a luathú.
Údair:
— Ball Foirne, IBM Research
Doug Bishop - Innealtóir Carachtarúcháin, Taighde IBM
Is iad leathsheoltóirí bunchlocha na haoise digiteacha leictreonacha sa lá atá inniu ann, agus cuireann siad raon gléasanna éagsúla ar fáil dúinn a théann chun tairbhe ár saolta nua-aimseartha, amhail ríomhairí, fóin chliste agus gléasanna soghluaiste eile. Tá feabhsuithe ar fheidhmiúlacht agus ar fheidhmíocht leathsheoltóra ag cumasú feidhmchláir leathsheoltóra den chéad ghlúin eile sa ríomhaireacht, sa bhrath agus sa chomhshó fuinnimh. Tá taighdeoirí tar éis a bheith ag streachailt le fada an lá chun na teorainneacha a shárú inár gcumas tuiscint iomlán a fháil ar na táillí leictreonacha taobh istigh de ghléasanna leathsheoltóra agus d'ábhair leathsheoltóra chun cinn atá ag coinneáil siar ár gcumas dul ar aghaidh.
I staidéar nua san iris Déanann comhoibriú taighde faoi stiúir IBM Research cur síos ar dhul chun cinn spreagúil i réiteach rúndiamhra 140 bliain d'aois san fhisic, ceann a ligfidh dúinn staidéar níos mine a dhéanamh ar shaintréithe fisiceacha leathsheoltóirí agus a chumasóidh forbairt ábhar leathsheoltóra nua agus feabhsaithe.
Chun fisic na leathsheoltóirí a thuiscint go fírinneach, ní mór dúinn a thuiscint ar dtús airíonna bunúsacha na n-iompróirí muirir laistigh d'ábhair, cibé acu is cáithníní diúltacha nó dearfacha iad, a luas i réimse leictreach feidhmeach, agus cé chomh dlúth agus atá siad pacáilte laistigh den ábhar. D'aimsigh an fisiceoir Edwin Hall bealach chun na hairíonna seo a chinneadh i 1879 nuair a fuair sé amach go sraonfaidh réimse maighnéadach gluaiseacht luchtanna leictreoin laistigh de sheoltóir, agus gur féidir méid an sraonaidh a thomhas mar an difríocht poitéinsil ingearach leis an sreabhadh treo luchtaithe. cáithníní, mar a thaispeántar i bhFíor 1a. Nochtann an voltas seo, ar a dtugtar an voltas Halla, faisnéis shuntasach faoi na hiompróirí luchta sa leathsheoltóir, lena n-áirítear cibé an leictreoin dhiúltacha nó cuas-cháithníní dearfacha ar a dtugtar “poill,” cé chomh tapa agus a ghluaiseann siad i réimse leictreach, nó a “soghluaisteacht” (µ ), agus a dtiúchan (n) laistigh den leathsheoltóir.
Mystery 140 bliain d'aois
Fiche blianta tar éis fionnachtain Halla, fuair taighdeoirí amach freisin go bhféadfadh siad éifeacht an Halla a thomhas le turgnaimh solais ar a dtugtar Halla an Ghrianghraif, féach Fíor 1b. I dturgnaimh den sórt sin, gineann soilsiú solais iompróirí iolracha, nó péirí leictreon-phoill, i leathsheoltóirí. Ar an drochuair, thug ár dtuiscint ar éifeacht bhunúsach Hall léargas ar na hiompróirí muirir tromlach (nó tromlach). Ní raibh na taighdeoirí in ann paraiméadair a bhaint as an dá mheán (móra agus neamh-mhór) ag an am céanna. Tá faisnéis den sórt sin ríthábhachtach do go leor feidhmchlár a bhaineann le solas, mar phainéil ghréine agus gléasanna optoelectronic eile.
Staidéar iris IBM Research nochtann sé ceann de na rúin a choimeádtar le fada an iarmhairt Halla. D'aimsigh taighdeoirí ó Institiúid Ard-Eolaíochta agus Teicneolaíochta na Cóiré (KAIST), Institiúid Taighde Teicneolaíochta Cheimiceach na Cóiré (KRICT), Ollscoil Duke, agus IBM foirmle agus teicníc nua a ligeann dúinn faisnéis a bhaint amach ag an am céanna faoi na bunúsacha agus neamhbhunúsacha. iompróirí, amhail a dtiúchan agus a soghluaisteacht, chomh maith le faisnéis bhreise a fháil faoi shaolré an iompróra, fad idirleata agus an phróisis athchuimilte.
Go sonrach, i dturgnamh grianghraf-Hall, cuireann an dá iompróir le hathruithe seoltachta (σ) agus comhéifeacht Hall (H, i gcomhréir leis an gcóimheas idir voltas Halla agus an réimse maighnéadach). Tagann príomhléargais ó thomhas seoltacht agus comhéifeacht Hall mar fheidhm de dhéine solais. I bhfolach i gcruth an chuair comhéifeacht seoltachta-Halla (σ-H) léiríonn faisnéis bhunúsach nua: an difríocht i soghluaisteacht an dá iompróir. Mar a pléadh san alt, is féidir an caidreamh seo a chur in iúl go galánta:
$$display$$ Δµ = d (σ²H)/dσ$$display$$
Ag tosú le dlús iompróra tromlaigh aitheanta ó thomhas Halla traidisiúnta sa dorchadas, is féidir linn soghluaisteacht agus dlús iompróra tromlaigh agus mionlaigh a nochtadh mar fheidhm de dhéine solais. D'ainmnigh an fhoireann an modh tomhais nua: Halla Grianghraf Iompróir-Réiteach (CRPH). Le déine soilsithe solais ar a dtugtar, is féidir saolré an iompróra a bhunú ar bhealach comhchosúil. Tá an ceangal seo agus a réitigh i bhfolach le beagnach céad go leith ó thángthas ar éifeacht Halla.
Seachas dul chun cinn sa tuiscint theoiriciúil seo, tá dul chun cinn i modhanna turgnamhacha ríthábhachtach freisin chun an modh nua seo a chumasú. Éilíonn an modh tomhas íon ar chomhartha Halla, rud a d'fhéadfadh a bheith deacair d'ábhair ina bhfuil comhartha Halla lag (mar shampla, mar gheall ar shoghluaisteacht íseal) nó nuair a bhíonn comharthaí breise nach dteastaíonn i láthair, mar atá le hionradaíocht láidir solais. Chun seo a dhéanamh, is gá tomhas Halla a dhéanamh ag baint úsáide as réimse maighnéadach ascalach. Díreach mar nuair a bhíonn tú ag éisteacht leis an raidió, ní mór duit minicíocht an stáisiúin atá ag teastáil a roghnú, ag caitheamh amach gach minicíocht eile a fheidhmíonn mar thorann. Téann an modh CRPH céim amháin níos faide agus roghnaíonn sé ní hamháin an mhinicíocht atá ag teastáil ach freisin céim an réimse mhaighnéadaigh ascalach ag baint úsáide as modh ar a dtugtar braite sioncronach. Tá an coincheap seo de thomhas Halla ascalach ar eolas le fada, ach ní raibh an modh traidisiúnta chun córas cornaí leictreamaighnéadacha a úsáid chun réimse maighnéadach ascalach a ghiniúint neamhéifeachtach.
Fionnachtain roimhe seo
Mar a tharlaíonn go minic san eolaíocht, tá dul chun cinn i réimse amháin á thiomáint ag fionnachtana i réimse eile. In 2015, thuairiscigh IBM Research feiniméan nach raibh ar eolas roimhe seo san fhisic a bhaineann le héifeacht nua iata réimse mhaighnéadaigh ar a dtugtar an “cronn camel”, a tharlaíonn idir dhá líne déphailí trasnacha nuair a sháraíonn siad fad criticiúil, mar a léirítear i bhFíor 2a. Is príomhghné é an éifeacht a chuireann ar chumas cineál nua gaiste maighnéadach nádúrtha ar a dtugtar gaiste líne dépholach comhthreomhar (gaiste PDL), mar a thaispeántar i bhFíor 2b. Is féidir gaiste PDL maighnéadach a úsáid mar ardán nua le haghaidh feidhmeanna braite éagsúla, mar shampla tiltmeter, seismiméadar (braiteoir crith talún). D’fhéadfadh córais braite nua den sórt sin, in éineacht le mórtheicneolaíochtaí sonraí, go leor feidhmchlár nua a oscailt, agus tá siad á n-iniúchadh ag foireann IBM Research atá ag forbairt ardán mór anailíse sonraí ar a dtugtar IBM Physical Analytics Repository Service (PAIRS), ina bhfuil saibhreas geospásúil. agus sonraí Idirlíon Rudaí (IoT).
Is ionadh é, tá feidhm uathúil eile ag an eilimint PDL céanna. Nuair a rothlaíonn sé, feidhmíonn sé mar chóras turgnamh grianghraf-Halla idéalach chun ascalú armónach aontreoch agus íon den réimse maighnéadach a fháil (Fíor 2c). Níos tábhachtaí fós, soláthraíonn an córas go leor spáis chun soilsiú a cheadú ar réimse leathan den sampla, rud atá ríthábhachtach i dturgnaimh grianghraf-Halla.
Tionchar
Ligeann an modh grianghraf-halla nua atá forbartha againn dúinn méid iontach faisnéise a bhaint as leathsheoltóirí. I gcodarsnacht le trí pharaiméadar amháin a fhaightear i dtomhas clasaiceach Hall, tá suas le seacht paraiméadair ag gach ceann de na déine solais a tástáladh leis an modh nua seo. Áirítear leis seo soghluaisteacht na leictreon agus na bpoll araon; tiúchan a n-iompróir faoi thionchar an tsolais; saolré recombination; agus fad idirleathadh do leictreoin, poill agus cineálacha ambipolar. Is féidir é seo ar fad a dhéanamh arís N uair (i.e. líon na bparaiméadar déine solais a úsáideadh sa turgnamh).
Cabhróidh an fhionnachtain agus an teicneolaíocht nua seo le dul chun cinn leathsheoltóra sna teicneolaíochtaí atá ann cheana agus atá ag teacht chun cinn araon. Tá an t-eolas agus na huirlisí againn anois is gá chun tréithe fisiceacha ábhar leathsheoltóra a bhaint go mion. Mar shampla, cabhróidh sé le dlús a chur le forbairt na teicneolaíochta leathsheoltóra den chéad ghlúin eile, amhail painéil ghréine níos fearr, feistí optoelectronic níos fearr, agus ábhair agus feistí nua do theicneolaíochtaí hintleachta saorga.
alt a foilsíodh ar 7 Deireadh Fómhair, 2019 i .
Aistriúchán: Nikolay Marin (), Príomhoifigeach Teicneolaíochta IBM sa Rúis agus sna tíortha CIS.
Foinse: will.com