Матеріал-ізолятор є провідником на його гранях. Новина Безкоштовної технічної бібліотеки

НОВИНИ НАУКИ ТА ТЕХНІКИ, НОВИНКИ ЕЛЕКТРОНІКИ
Безкоштовна технічна бібліотека / Стрічка новин

Матеріал-ізолятор, який є провідником на його гранях

14.06.2018

Вчені-фізики з Цюріхового університету виявили матеріал, що відноситься до нового класу топологічних ізоляторів вищого порядку. Грані кристалічних твердих тіл з цих матеріалів проводять електричний струм майже без опору, тоді як решта матеріалу залишається ізолятором. Такі унікальні властивості нових матеріалів можуть виявитися дуже корисними для створення нових видів електронних пристроїв та, безумовно, для створення квантових обчислювальних систем.

Топологія, наука, що є частиною матеріалознавства, займається дослідженнями властивостей твердих частинок та тіл, захищених від деформацій та впливів різних зовнішніх факторів. Одним із напрямів цієї науки є дослідження топологічних ізоляторів, кристалічних матеріалів, які проводять електричний струм лише у поверхневому шарі. При цьому за рахунок деяких фізичних ефектів провідні поверхні не можуть бути переведені в ізоляційний стан.

Теоретичні розрахунки, проведені фізиками, показали, що властивості топологічних ізоляторів вищого ладу мають бути вкрай стабільними. Іншими словами, на електропровідність граней кристалів не повинні впливати домішки та інші порушення кристалічних ґрат. Крім цього, грані кристалів не потребують додаткової обробки або якогось ініціювання для отримання струмопровідних властивостей. І навіть якщо кристал раптом зламається, то електричний струм все одно продовжить текти по ньому по гранях, що знову утворилися.

Дані дослідження перебувають нині переважно у теоретичної області. Але дослідники вже запропонували один матеріал, який може бути топологічним ізолятором вищого ладу, телурид олова. "Незабаром ми знайдемо й інші матеріали, що володіють подібними властивостями" - розповідає професор Титус Неуперт (Titus Neupert), - "Грані цих матеріалів будуть працювати як свого роду "шосе" для електронів, тобто вони можуть бути використані як струмопровідних доріжок електронних ланцюгів. Більше того, топологічні ізолятори можуть бути об'єднані з магнітними, напівпровідниковими та надпровідними матеріалами, що дозволить використовувати їх для створення квантових комп'ютерів.

<< Назад: Недорогий спосіб очищення повітря від вуглекислого газу 15.06.2018

>> Вперед: Пасажирські літаки без ілюмінаторів 14.06.2018

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Електронний шолом для водіїв вантажівок 14.04.2024

Безпека на дорогах, особливо для водіїв важкої будівельної техніки, є пріоритетним завданням інженерів та вчених. У світлі цього німецький Інститут структурної міцності та надійності систем імені Фраунгофера представив новий продукт – електронний шолом, який призначений для захисту водіїв від серйозних травм під час керування будівельними машинами. Новий електронний шолом, розроблений командою інженерів з Інституту Фраунгофера, відкриває нові перспективи безпеки водіїв вантажівок і будівельної техніки. Пристрій здатний контролювати рівень трясіння в кабіні автомобіля та попереджати водія про можливу небезпеку. Основою роботи шолома є вбудований п'єзоелектричний датчик, який генерує електрику під час фізичної деформації. Цей механізм дозволяє пристрою реагувати на інтенсивні вібрації, характерні для роботи будівельної техніки. Коли рівень деформації перевищує безпечні значення, на шоломі вмикається сигнальна система, ...>>

Антивітаміни замість антибіотиків 13.04.2024

Проблема бактеріальної резистентності до антибіотиків стає дедалі серйознішою, створюючи загрозу ефективного лікування інфекцій. У світлі цього дослідники шукають нові шляхи боротьби із супербактеріями. Одним із перспективних напрямків є використання антивітамінів, здатних надавати антибактеріальну дію. Антивітаміни, хоч і відомі як речовини, протилежні до вітамінів, виявилися перспективним інструментом у боротьбі з бактеріальною резистентністю до антибіотиків. Дослідження, проведене вченими з Геттінгенського університету в Німеччині, підтвердило їхній потенціал у створенні нових препаратів для боротьби з небезпечними інфекціями. У зв'язку з поширенням супербактерій, стійких до антибіотиків, виникає необхідність пошуку альтернативних методів лікування. Антивітаміни є молекулами, аналогічними вітамінам, але здатні пригнічувати активність бактерій без шкоди для організму людини. На даний момент науці відомі всього три антивітаміни: троянді ...>>

Випадкова новина з Архіву

Як знайти інопланетну бактерію 31.12.2014

Винайдено мікросенсор, який здатний відрізнити живий мікроорганізм від іншої органіки. Не виключено, що він допоможе виявити невідомі форми життя інших планетах.

Як зародилося життя Землі? Чи є наша планета унікальним випадком чи жива матерія це типове явище у всесвіті - сучасна наука досі не дала відповіді на це питання. Існують проекти щодо пошуку позаземних цивілізацій, такі як SETI. Аналізуючи радіовипромінювання з космосу, дослідники намагаються виділити ті сигнали, які б залишити високорозвинена цивілізація.

Інший підхід полягає у пошуку слідів органічних речовин на планетах та інших космічних тілах. Зонди, які вирушають за межі Землі, оснащують різними детекторами, які можуть зафіксувати чи є в досліджуваній області певні органічні молекули. Якщо в пробах, взятих, наприклад, з марсіанського грунту, будуть виявлені сліди амінокислот - це стане дуже вагомим свідченням життя на планеті.

А що робити, коли стоїть завдання виявити не просто органічні молекули, а знайти невідомі живі організми? Зробити фотографію зеленого чоловічка було б звичайно великою удачею, але як бути з не такими високими формами життя?

Дослідники з університетів Бельгії та Швейцарії запропонували новий спосіб відрізнити живе від неживого, навіть якщо воно дуже маленьке. Ідея полягає в тому, що будь-який живий об'єкт, неважливо з якої планети, повинен рухатися, а отже, створювати певні коливання. Згадаймо знамениті кадри з фільму "Парк Юрського періоду", коли брижі води у склянці попереджали про наближення великого динозавра. Тяжкі кроки хижака викликали вібрації ґрунту, які передавалися навколишнім об'єктом. Виявляється, що якщо замість динозавра буде лише одноклітинна бактерія, то все одно існує можливість почути її "кроки".

Ідею такого мікросенсора винахідники взяли з атомно-силової мікроскопії, методу дослідження поверхні матеріалів, що дозволяє бачити навіть окремі атоми. Принцип методу схожий на відтворення звуку з грамплатівки, де голка рухається вздовж звукової доріжки і здійснює коливання відповідно до її профілю. Спеціальний чутливий зонд (кантилевер) міститься в простір, де, можливо, живі організми. Якщо на зонд потрапить бактерія, то біологічні процеси цього організму відобразяться як посилення коливання зонда. Для того щоб пристрій зрозумів, чи "намацав" він живий об'єкт, достатньо порядку півгодини роботи на повітрі або в мікроскопічному об'ємі рідини.

Розробники протестували свій прилад на різних зразках ґрунту та води, взятих поряд із територією університету. Порівнюючи сигнал зонда з живими мікроорганізмами із сигналом після їх знищення антибіотиком, вдалося побачити чітку різницю в характері коливань зонда.

Поки що основне застосування такого пристрою є у фармацевтичній промисловості - для швидкої оцінки ефективності лікарських препаратів. Якщо зонд із закріпленими на ньому бактеріями перестав фіксувати коливання, значить препарат подіяв, і вихідні клітини померли.

Такий підхід здатний істотно прискорити аналізи в порівнянні з методами, що використовуються на сьогоднішній день. А чи приживеться така ідея для дослідження інопланетного життя – покаже час.

Дивіться повний Архів новин науки та техніки, новинок електроніки

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт