นักวิจัยในสหรัฐฯ ได้ก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่และเกือบจะกระจายตัวในเซอร์โคเนียม เพนทาเทลลูไรด์ ซึ่งเป็นวัสดุที่มีความสำคัญทางเทคโนโลยีซึ่งแสดงผลทางอิเล็กทรอนิกส์เชิงทอพอโลยีอย่างแรง โดยให้แสงสว่างด้วยแสงเลเซอร์ กลไกที่รับผิดชอบต่อผลกระทบซึ่งเกิดขึ้นเมื่อคริสตัลแลตทิช “บิด” อาจพบว่ามีการใช้งานในแอปพลิเคชันคอมพิวเตอร์ควอนตัมและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความเร็วสูงและใช้พลังงานต่ำ
ฉนวนทอพอโลยีเป็นฉนวนไฟฟ้าในกลุ่มของพวกมัน
แต่สามารถนำไฟฟ้าได้ดีมากบนพื้นผิว (หรือขอบ) ผ่านสถานะทางอิเล็กทรอนิกส์พิเศษที่ได้รับการปกป้องจากความผันผวนของสภาพแวดล้อม ภายในสถานะเหล่านี้ อิเล็กตรอนสามารถเดินทางได้ในทิศทางเดียวเท่านั้น (หรือช่องทาง) และไม่กระเจิงกลับ เนื่องจากการกระเจิงกลับเป็นกระบวนการกระจายหลักในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ฉนวนทอพอโลยีจึงสามารถนำกระแสไฟฟ้าโดยมีค่าการกระจายใกล้ศูนย์ ซึ่งหมายความว่าสามารถใช้ทำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงานมากกว่าที่มีอยู่ในปัจจุบัน กระแสไฟฟ้าที่ไม่กระจายในวัสดุทอพอโลยีอาจกลายเป็นพื้นฐานสำหรับควอนตัมบิต (qubits) เนื่องจากวัสดุป้องกันสถานะควอนตัมที่เปราะบางจากสิ่งสกปรกและการสั่นสะเทือนของโครงข่าย
สำหรับนักฟิสิกส์ zirconium pentatelluride (ZrTe 5 ) เป็นวัสดุทอพอโลยีที่น่าสนใจเป็นพิเศษ เนื่องจากมีอยู่ในเฟสทอพอโลยีที่หลากหลาย แท้จริงแล้ว ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่า มันสามารถทำหน้าที่เป็นฉนวนทอพอโลยีที่อ่อนแอหรือแข็งแกร่ง สถานะควอนตัมฮอลล์ 3 มิติ หรือกึ่งโลหะ Dirac ในระยะหลัง ZrTe 5 จะ แสดงพฤติกรรมการนำอิเล็กตรอนที่แปลกใหม่ด้วยสถานะที่เป็นเอกลักษณ์ของโครงผลึกและโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งป้องกันอิเล็กตรอนจากการกระเจิงกลับออกไปJigang Wangนักฟิสิกส์จากห้องปฏิบัติการ Ames ของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ และ รัฐไอโอวา อธิบาย มหาวิทยาลัย . “ช่องทางการขนส่งอิเล็กตรอนผิดปกติได้รับการปกป้องโดยสมมาตรและโทโพโลยีใน ZrTe 5ปกติแล้วจะไม่เกิดขึ้นในโลหะทั่วไป เช่น ทองแดง” เขากล่าว
กระแสยักษ์ที่เกิดจากแสง
Wang และเพื่อนร่วมงานที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhavenและมหาวิทยาลัยอลาบามาที่เบอร์มิงแฮมพบว่าพวกเขาสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ใน ZrTe 5โดยการเปิดเผยวัสดุไปยังแสงเลเซอร์ที่ความถี่เทราเฮิร์ตซ์ กระแสนี้เกิดขึ้นเนื่องจากแสงที่ความถี่เหล่านี้ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนหรือโฟตอนในโครงผลึกของวัสดุที่บิดเบือนความสมมาตรของมัน
นักวิจัยอธิบายว่าผลกระทบนี้ซึ่งเรียกว่าการสลับสมมาตรแบบโฟโนนิกทำให้เกิดจุดในโครงข่ายบิดเบี้ยวซึ่งอิเล็กตรอนมีพฤติกรรมเหมือน Weyl fermions ซึ่งเป็นอนุภาคที่ไม่มีมวลซึ่งสามารถรับกระแสไฟที่มีการกระจายต่ำที่ได้รับการป้องกันและป้องกันได้
Weyl fermions ถูกทำนายครั้งแรกในปี 1929 โดย Herman Weyl นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี ซึ่งระบุว่าเป็นคำตอบที่เป็นไปได้ของสมการ Dirac อิเล็กตรอนในประเภท Weyl มีพฤติกรรมแตกต่างไปจากอิเล็กตรอนในโลหะธรรมดาหรือเซมิคอนดักเตอร์ อันที่จริง Wang และเพื่อนร่วมงานพบว่าอิเล็กตรอนใน ZrTe 5 ที่บิดเบี้ยว เดินทางด้วยความเร็วสูงมาก ใกล้กับเศษเสี้ยวของความเร็วแสง (~c/300) ในระยะทางไกลถึง 10 ไมครอน
หลักการควบคุมโทโพโลยีสากล?
นักวิจัยซึ่งรายงานผลงานของพวกเขาในNature Materialsสังเกตว่าการสลับสมมาตรแบบโฟโนนิกช่วยให้สามารถควบคุมการไหลของอิเล็กตรอนได้โดยไม่ต้องใช้สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก Qiang Li สมาชิกในทีม ซึ่งเป็นหัวหน้ากลุ่มAdvanced Energy Materials Group ของ Brookhavenกล่าวว่า สวิตช์แบบสมมาตรที่ใช้พลังงานต่ำและรวดเร็วเช่นนี้ยังขาดอยู่ “ผลของเราช่วยเพิ่มภาพที่กว้างขึ้นของการควบคุมควอนตัมของระบบทอพอโลยีด้วยอินฟราเรดแบบเลือกสมมาตรและการสูบน้ำแบบโฟโนที่สอดคล้องของ Ramanซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานเหล่านี้” Li กล่าวกับPhysics World
สมมาตรการย้อนเวลาแตกสลายในเซมิเมทัล
ของ Weyl ที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติก ทีมงานกล่าวว่าขณะนี้มีแผนที่จะขยายวิธีการสำรวจวิธีการอื่น ๆ ที่ใช้โทโพโลยีในการควบคุมการไหลของอิเล็กตรอนในวัสดุที่เกี่ยวข้องกับทรานซิสเตอร์ผลทอพอโลยีการคำนวณควอนตัมและสปินทรอนิกส์ Ilias Perakis สมาชิกในทีมIlias Perakisจาก Alabama-Birmingham กล่าว
แบบจำลองแผ่นดินไหวตามม้วนครัว (ผ้าขนหนูกระดาษ) ถูกนำมาใช้เพื่อแสดงให้เห็นว่าความรุนแรงของแผ่นดินไหวสามารถลดลงได้อย่างน้อย 10 เท่าโดยการฉีดของเหลวลงบนพื้น แบบจำลองนี้ได้รับการออกแบบโดยนักวิจัยในฝรั่งเศส แบบจำลองนี้อาจนำไปสู่การแทรกแซงคลื่นไหวสะเทือนเชิงรุกเพื่อลดความเสี่ยงจากภัยพิบัติ และยังช่วยแนะนำโครงการอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับการฉีดของเหลวใต้ดิน
แผ่นดินไหวเกิดขึ้นเมื่อพลังงานยืดหยุ่นที่สะสมอยู่ในเปลือกโลกถูกปลดปล่อยออกมาอย่างกะทันหันโดยการเคลื่อนไหวตามแนวรอยเลื่อน การเคลื่อนไหวนี้อาจเป็นผลมาจากความตึงเครียดที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ หรืออาจถูกกระตุ้นโดยไม่ได้ตั้งใจโดยการฉีดของเหลวในพื้นดินใกล้กับจุดบกพร่อง หลังอาจเกิดขึ้นในระหว่างการสกัดน้ำมัน การกำจัดน้ำเสีย หรือโครงการความร้อนใต้พิภพลึก การทำความเข้าใจธรรมชาติของแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นนั้นเป็นกุญแจสำคัญในการลดความเสี่ยง
ในการศึกษาของพวกเขา นักธรณีฟิสิกส์Ioannis Stefanouและเพื่อนร่วมงานที่ Ecole Centrale de Nantes ได้จำลองข้อบกพร่องของการจุ่มแบบง่ายๆ โดยการหนีบม้วนในครัว หรือตามที่ทีมเรียกมันว่า “กระดาษที่มีรูพรุนดูดซับ” ระหว่างสมอและสปริง สปริงถูกยืดออกอย่างช้าๆ เพื่อเพิ่มแรงตึงให้กับระบบแบบจำลองในลักษณะที่คล้ายคลึงกับความตึงที่เพิ่มขึ้นในระบบแผ่นดินไหว เมื่อความตึงเครียดเพียงพอ กระดาษฉีกขาดและสปริงจะปล่อยพลังงานออกมาในปริมาณเทียบเท่ากับแผ่นดินไหวขนาด 5.9 ริกเตอร์ โดยแบบจำลองที่ขยายขึ้นแสดงถึงความผิดพลาดจริงที่มีความยาว 6.5 กม.
Credit : parkerhousewallace.com partyservicedallas.com pastorsermontv.com planosycapacetes.com platterivergolf.com
