系统:10月1日

跳的差距微芯片
一个准粒子沿界面传播的金属和介质材料解决方案问题引起的收缩电子元件,根据国际的工程师团队。

说:“今天无处不在的微电子芯片Akhlesh Lakhtakia,埃文·普大学教授和查尔斯·戈弗雷粘合剂工程科学和力学教授,宾夕法尼亚州立大学。“信号传播延迟时间在金属线互联,电气金属损失导致温度上升,和相声邻国之间互联引起的小型化和致密化限制这些芯片的速度。”

这些电子元件在我们的智能手机、平板电脑、电脑、和安全系统,并用于医院设备、军事设施,我们的交通基础设施。

研究人员探索多种方式解决连接问题的各种微型组件在一个日渐缩小的世界电路。虽然光子,光传输信息的使用,是有吸引力的,因为它的速度,这种方法是有问题的,因为光波导是比当前微电子电路,使连接困难。

一段显示微电路电路板。图片来源:安东尼·伯科维奇

表面plasmon-polariton (SPP)波已经知道了很长时间,但背后的数学需要解决复杂的方程式。Lakhtakia和他的同事们调查的理论交通信息通过使用一个小型波载波和脉冲波在某种程度上类似于摩尔斯电码电脉冲通过电报线。

研究人员报告在最近一期的《科学报告,“信号可以长途跋涉没有忠诚的重大损失,”,“SPP电波信号可能被转移几个数十微米(空气)微电子芯片。”

他们还指出,计算表明SPP波可以传输信息凹角——的情况下,随着空气间隙,在微型电路技术是很常见的。

许可证是一群现象。准粒子沿着这些导电金属和电介质的界面——一个不导电的材料,可以支持一个电磁场,在宏观层面上,表现为一个波。

根据Lakhtakia,许可证是给黄金其特殊的闪烁的光芒。表面效应,在一定条件下电子在金属和介质材料的极化电荷可以共同行动,形成一个小型波。这波,引导两种材料的界面可以继续传播,即使金属线休息或金属电介质界面突然终止。SPP波可以在空中旅行几个10微米或相当于600个晶体管14-nanometer技术的端到端芯片。

SPP波也只有旅行在靠近界面时,所以他们不能产生串扰。

使用SPP波在设计电路的问题是,尽管研究人员通过实验知道他们存在,这一现象的理论基础是更少的定义。麦克斯韦方程支配SPP电波覆盖的连续频率和很复杂。

”而不是解麦克斯韦方程频率的频率,这是不切实际的和容易使人衰弱的计算错误,我们把多个快照的电磁场,“Lakhtakia说。

这些快照,串在一起,成为一个电影显示了脉冲调制波的传播。

说:“我们正在研究难题Lakhtakia。“我们正在研究10年前无法解决的问题。改进的计算组件改变我们思考这些问题的方式,但是我们仍然需要更多的内存。”

Rajan Agrahari也工作在这个项目中,在电子工程研究生,Pradip k . Jain电子工程教授在印度理工学院,印度瓦拉纳西。

印度科学与工业研究理事会和查尔斯·戈弗雷粘合剂宾夕法尼亚州立大学捐赠基金,支持这项工作。

军队量子互联网项目基金
美国陆军研究结果使量子互联网更近了一步。这样一个网络可以提供军事安全,传感和计时功能不可能与传统网络的方法。

美国陆军的战斗能力发展陆军研究实验室的分布式量子信息中心,由实验室的资助和管理陆军研究办公室,看到因斯布鲁克大学的研究人员记录传输光与物质之间的量子纠缠使用光纤电缆——50公里的距离。

纠缠是量子之间的相关性,可以创建实体如量子位。当两个量子比特纠缠,测量了一个,它将会影响到测量的结果,即使这第二个量子位身体很远。

“这(50公里)是两个数量级比以前,是一个实际的距离开始建设城际量子网络,”Ben Lanyon博士说,实验物理学家因斯布鲁克大学项目的主要研究者,他的研究成果发表在《自然》杂志的量子信息。

城际量子网络将物理量子位的遥远的网络节点组成的,不过,尽管大型物理分离,纠缠。这个分布互联网建立量子纠缠是至关重要的,研究人员说。

“示范是实现大规模分布式纠缠了一大步,”萨拉博士说赌博,陆军项目支持的联席研究。“穿越纠缠后纤维的质量也足够高的另一端,以满足一些要求最困难的量子网络应用程序。”

研究小组开始实验钙原子被困在一个离子阱。使用激光,研究人员写道一个量子态到离子,同时兴奋发出光子的量子信息存储。因此,原子的量子态的光粒子纠缠。

面临的挑战是光子在传输光纤电缆。

“钙离子发出的光子的波长为854纳米,迅速吸收光纤,“Lanyon说。

他的团队因此最初发送通过非线性晶体的光粒子被一个强大的激光。光子波长转换为长途旅行的最佳值,当前电信标准波长1550纳米。

研究人员然后发送这个光子通过表面光纤线。他们的测量结果表明,原子和光粒子仍纠缠即使在波长转换和距离。

“选择使用钙也意味着这些结果提供的直接路径实现一个纠缠网络原子钟物理距离,因为钙可以与一个高质量的“时钟”co-trapped量子位。大规模纠缠时钟网络的军队精密位置,导航,和时间应用,”博士说弗雷德里克•法特米一支研究员还掌管着计划。

铝电池设计可以更可持续
一个新的概念一个铝电池两倍的能量密度为以前的版本中,是由丰富的材料,并可能导致降低生产成本和环境影响。这个想法有潜在的大规模应用,包括太阳能和风能的存储。瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员和国家化学研究所,斯洛文尼亚,背后的想法。

使用铝电池技术可以提供许多优势,其中包括一个高理论能量密度,和事实已经存在一个既定的行业制造和回收。与今天的锂离子电池相比,研究者的新概念可能导致明显降低生产成本。

“材料成本和环境影响,我们设想从我们比我们今天所看到的新概念要低得多,使其可行的大规模使用,如太阳能电池公园、风能或存储,例如,“帕特里克•约翰逊说,在查尔莫斯物理系教授。“另外,我们的新电池的概念已经两次能量密度与铝电池相比,今天的艺术。”

以前设计的铝电池用铝阳极(负极)和石墨作为阴极(正极)。但是石墨提供过低能源内容创建电池有足够的性能是有用的。

新概念,但提出的帕特里克•约翰逊和查尔莫斯,一个研究小组一起在卢布尔雅那由罗伯特•Dominko石墨取代有机,纳米阴极碳基分子的蒽醌。

蒽醌阴极被广泛开发的Jan Bitenc以前客座研究员查尔默斯集团在斯洛文尼亚国家化学研究所。
这种有机分子在阴极材料的优点是,它允许存储的积极的电荷载体电解质,离子电极之间移动的解决方案,使可能的更高能量密度的电池。

“因为新型阴极材料可以使用一个更合适的电荷载子,电池能更好地使用铝的潜力。现在,我们还在继续寻找一个更好的工作电解液。当前版本包含氯-我们想摆脱,”查尔默斯研究员Niklas说林达尔研究的内部机制管理能量储存。

到目前为止,没有商用铝电池,即使在研究世界,他们是相对较新。问题是如果铝电池最终可能取代锂离子电池。

“当然,我们希望他们可以。但最重要的是,他们可以互补,确保锂离子电池只使用必要的地方。到目前为止,铝电池如锂离子电池能量密度只有一半,但我们的长期目标是实现相同的能量密度。与电解液还有工作要做,与发展中更好的充电机制,但铝原则上是更好比锂电荷载子,因为它是多价——这意味着每个离子数电子“补偿”。此外,电池有潜力成为显著减少对环境有害的,”帕特里克•约翰逊说。

读这篇文章,“概念和Al金属阳极的电化学机理,有机电池阴极”发表在《能源存储材料。