普渡大学研究人员采取一步的双曲超材料实际应用可能带来光学显微镜的进步,量子计算机和高性能太阳能电池;EPFL-led研究协作所需要显示的最大理论极限能量控制单个原子的磁化。
使双曲超材料更接近现实
普渡大学研究人员为双曲实际应用迈出了一步超材料超薄水晶的电影可以带来光学显微镜的进步,量子计算机和高性能太阳能电池。
光学超材料利用云的电子称光表面电浆子操纵和控制。然而,一些正在开发的电浆组件依赖于金属,如金和银的使用,是不相容的互补金属氧化物半导体(CMOS)制造过程用于构造集成电路,不传输光有效,研究人员说。
然而,现在他们已经展示了如何创建“超晶格晶体层的金属氮化钛和氮化铝钪,介质或绝缘体。超晶格晶体,可以不断添加新的生长层,实际应用的要求。
普渡大学的团队使用一个名为外延的方法创造了超晶格,“增长”层内与技术被称为磁控溅射真空室。很难大幅使用这项技术来创建结构定义,超薄和跟层的两种不同的材料。
“双曲线”超材料可以把光的进步包括强大的显微镜,量子计算机和高性能太阳能电池。左边这张图表描绘了一个超材料的“双曲分散”的光。在中心是一个高分辨率透射电子显微镜图像显示界面的氮化钛和氮化铝钪的“超晶格”有前途的潜在应用。右边是两个图像使用一个名为快速傅里叶变换的方法创建单个层材料。(来源:普渡大学)
超材料的可能的应用列表包括一个“平面hyperlens”可以让10倍光学显微镜更强大的和能够看到物体,小如DNA,先进传感器、更高效的太阳能收集器,量子计算。
单个原子的磁性
EPFL-led协作的研究表明,在他们所说的是第一次,最大理论极限控制所需的能量磁化可能有积极影响的单个原子磁研究和技术的未来。
磁设备,如硬盘、磁性随机存取记忆,分子磁体和量子计算机依靠磁性的操纵,他们解释说。在一个原子,磁性起源于电子的自旋和轨道动力。磁各向异性的描述了一个原子的磁性取决于电子的轨道的方向相对的结构材料。它还提供了磁化方向和稳定性。
EPFL)领导的一个研究小组结合各种实验和计算方法来测量所需要的能量改变单个钴原子的磁各向异性。他们相信他们的方法和结果可以影响一系列的领域从基本的单原子、单分子磁性研究自旋电子器件的设计架构。
磁性是广泛应用于从硬盘磁共振技术,甚至在量子计算机的设计。从理论上讲,每一个原子或分子有可能成为磁,因为这取决于它的电子的运动。电子移动在两个方面:自旋,它大致可以认为旋转自己,和轨道,这是指一个电子的原子的原子核周围运动。自旋和轨道运动产生磁化,类似于一个线圈电流流通,产生的磁场。因此,电子的旋转方向定义材料磁化的方向。
材料的磁特性有一定的“偏好”或“固执”对一个特定的方向。这种现象被称为“磁各向异性”,并被描述为“定向依赖”材料的磁性。改变这种“偏爱”需要一定的能量。相对应的总能量物质的磁各向异性是一项基本约束像mram的降尺度磁设备,计算机硬盘甚至量子计算机,使用不同的电子自旋状态作为不同的信息单位,或“量子”。
EPFL)的团队,苏黎世联邦理工学院,保罗谢勒研究所,IBM阿尔马登研究中心开发了一种方法来确定最大可能为单个钴原子磁各向异性。钴,被归入“过渡金属”,被广泛用于制造永久磁铁和磁记录材料数据存储应用程序。
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