Elektronik cihazlar, elektriksel özellikleri sıcaklıkla değişen malzemelere güvenerek aşırı koşullarda daha az kararlı hale getirir. McGill Üniversitesi araştırmacılarının fizikte geleneksel bilgeliğe meydan okuyan bir keşif, bir metal olan Bismut’un son derece istikrarlı elektronik bileşenlerin temelini oluşturabileceğini gösteriyor.
Araştırmacılar, ultra ince bir Bismut’ta, yakın bir sıcaklık aralığında (-273 ° C) oda sıcaklığına kadar geniş bir sıcaklık aralığında değişmeden kalan gizemli bir elektrik etkisi gözlemlediler.
McGill’de fizik profesörü ve çalışmanın ortak yazarı Guillaume Gervais, “Bunu kullanabilirsek, yeşil elektronikler için önemli olabilir” dedi.
Bulgu, uzay keşfi ve tıbbi kullanımlar da dahil olmak üzere daha verimli, istikrarlı ve çevre dostu elektronik bileşenlerin ve cihazların geliştirilmesine yol açabilir. Bismut toksik değildir ve biyouyumdur.
Gervais, “Bu etkinin sıcaklığı artırdıktan sonra ortadan kalkmasını bekledik, ancak inatla reddetti; oda sıcaklığına devam ettik ve hala oradaydı.” Dedi. “Öğrencilerime bir şişe şarap ve Frédéric Boivin bir şişe şarap bile bahse gireceğimden çok emindim. Yanlış olduğum ortaya çıktı.”
Bir peynir rezinden esinlenerek
Yayınlandı Fiziksel İnceleme Mektuplarıçalışma, 68-nanometre kalınlığında bir Bismut pulunda sıcaklıktan bağımsız bir anormal salon etkisinin (AHE) gözlemlendiğini bildirmektedir. Uygulanan bir akıma dik bir voltaj yaratan bu etki, tipik olarak manyetik özelliklere sahip malzemelerle ilişkilidir. Bununla birlikte, bizmut diyamanyetiktir, yani genellikle böyle bir davranış sergilemez.
Keşif yapmak için Gervais ve meslektaşları, baş yazar ve Ph.D. Aday Yu, ultra ince bizmut yaratmak için yeni bir teknik geliştirdi. Bir peynir rahibinden esinlenilen ekip, mikroskobik siperleri yarı iletken bir gofret üzerine şekillendirdi, daha sonra mekanik olarak ince bismut katmanlarından traş etti. Daha sonra bu pulları Florida’daki Ulusal Yüksek Manyetik Saha Laboratuvarı’nda bir buzdolabı mıknatısından binlerce kat daha güçlü olan aşırı manyetik alanlar altında test ettiler.
Fizik kurallarını kırmak mı?
Önceki çalışmalar, Bismut’un AHE sergilememesi gerektiğini ve ekibin bulgularını daha da şaşırtıcı hale getirdiğini öne sürdü.
“Bunu açıklayacak bir teoriye işaret edemem,” dedi Gervais, “sadece potansiyel bir açıklamanın parçaları ve parçaları.”
Bir hipotez, bizmutun atomik yapısının elektron hareketini, yüzeyleri ve iç mekanları farklı özellikler sergileyen egzotik maddeler keşfedilen topolojik malzemelerin davranışını taklit edecek şekilde kısıtlamasıdır. Bu malzemeler bilgi işlemde devrim yaratabilir.
Araştırma ekibinin bir sonraki adımı, Bismuth’un AHE’sinin kuantum muadiline, kuantum anormal salon etkisine (qahe) dönüştürülebileceğini araştırmaktır. Böyle bir atılım, mümkün olandan daha yüksek sıcaklıklarda çalışan elektronik cihazların yolunu açabilir.
