Ułamkowy kwantowy efekt Halla. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Ułamkowy kwantowy efekt Halla. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Elektryczność dla początkujących

Komentarze do artykułu

O efekcie Halla napisano wiele, efekt ten jest intensywnie wykorzystywany w technologii, ale naukowcy nadal go badają. W 1980 r. niemiecki fizyk

Klaus von Klitzung badał efekt Halla w bardzo niskich temperaturach. W cienkiej płycie półprzewodnikowej von Klitzung płynnie zmieniał natężenie pola magnetycznego i odkrył, że rezystancja Halla nie zmienia się płynnie, ale gwałtownie. Wielkość skoku nie zależała od właściwości materiału, ale była kombinacją podstawowych stałych fizycznych podzieloną przez stałą liczbę. Okazało się, że prawa mechaniki kwantowej w jakiś sposób zmieniły naturę efektu Halla. Zjawisko to nazwano całkowym kwantowym efektem Halla. Za to odkrycie von Klitzung otrzymał w 1985 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.

Dwa lata po odkryciu von Klitzunga w laboratorium Bell Telephone (tym samym, w którym odkryto tranzystor), Stormer i Tsui badali kwantowy efekt Halla, używając wyjątkowo czystej, dużej próbki arsenku galu wykonanej w tym samym laboratorium. Próbka miała tak wysoki stopień czystości, że elektrony przechodziły od końca do końca bez napotykania przeszkód. Eksperyment Stormera i Tsui odbył się w znacznie niższej temperaturze (prawie zera absolutnego) i przy silniejszych polach magnetycznych niż eksperyment von Klitzunga (milion razy silniejsze niż pole magnetyczne Ziemi).

Ku swemu zaskoczeniu Stormer i Tsui zauważyli skok oporu Halla trzykrotnie większy niż skok von Klitzunga. Potem znaleźli jeszcze większe skoki. Rezultatem była ta sama kombinacja stałych fizycznych, ale podzielona nie przez liczbę całkowitą, ale przez ułamek. Fizycy uważają ładunek elektronu za stałą, której nie można podzielić na części. Wydawało się, że w tym eksperymencie brały udział cząstki z ładunkami ułamkowymi. Efekt ten nazwano ułamkowym kwantowym efektem Halla.

Rok po tym odkryciu członek laboratorium Laughlin przedstawił teoretyczne wyjaśnienie tego efektu. Stwierdził, że połączenie ultraniskiej temperatury i silnego pola magnetycznego powoduje, że elektrony tworzą nieściśliwą ciecz kwantową.

Ułamkowy kwantowy efekt Halla

Rysunek przedstawia, wykorzystując grafikę komputerową, przepływ elektronów (kulek) przebijających płaszczyznę. Chropowatość płaszczyzny przedstawia rozkład ładunku jednego z elektronów w obecności pola magnetycznego i ładunku innych elektronów. Jeśli elektron zostanie dodany do cieczy kwantowej, wówczas powstanie pewna liczba kwazicząstek o ładunku ułamkowym (na rysunku jest to pokazane jako zestaw strzałek dla każdego elektronu).

W 1998 roku Horst Stormer, Daniel Tsui i Robert Laughlin otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Obecnie H. Stormer jest profesorem fizyki na Uniwersytecie Columbia, D. Tsui jest profesorem na Uniwersytecie Princeton, a R. Laughlin jest profesorem na Uniwersytecie Stanforda.

Zobacz inne artykuły Sekcja Elektryczność dla początkujących.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Pociąg wodorowy z CRRC i Chengdu Rail Transit 01.02.2023

Największy na świecie producent pojazdów szynowych wypuścił na rynek bezemisyjny pociąg, który jako źródło zasilania wykorzystuje kombinację paliwa wodorowego i superkondensatora.

Pociąg składa się z 4 wagonów, ma zasięg 600 km i może osiągnąć prędkość do 160 km/h, co czyni go najszybszym obecnie eksploatowanym pojazdem szynowym napędzanym wodorem.

Rozwój należy do państwowego przedsiębiorstwa przemysłowego CRRC i Chengdu Rail Transit. Pociąg obsługuje 5G, a także tryby automatycznego startu, zatrzymania i powrotu do zajezdni.

Wodór jest uważany za czyste źródło energii, ponieważ para wodna jest jedynym produktem ubocznym, który jest uwalniany podczas jego spalania. Nie wytwarza szkodliwych substancji, zanieczyszczeń ani gazów cieplarnianych. Ponadto wodór można wytwarzać z różnych źródeł, w tym z zasobów odnawialnych, takich jak energia wiatrowa, słoneczna i wodna, co jeszcze bardziej zwiększa jego potencjał jako czystej energii.

Przodują Niemcy, gdzie jeździ już 14 pociągów napędzanych wodorem Alstomu. Wagon CRRC jest szybszy od pociągów niemieckich o około 20 km/h, ale te z kolei oferują większy zasięg – do 1000 km.

W 2019 roku Wielka Brytania uruchomiła swój pierwszy pociąg wodorowy HydroFLEX, zmodyfikowaną wersję pociągu elektrycznego Class 319.

Wcześniej Japonia i Korea były najbardziej aktywnymi krajami dążącymi do wprowadzenia wodoru jako „zielonego” rozwiązania transportowego. Ostatnie dane pokazują jednak, że to Chiny przodują w faktycznym rozmieszczaniu stacji tankowania wodoru. Na świecie jest tylko około 1000 stacji wodorowych, a około jedna trzecia z nich znajduje się w Chinach.

To może być wymowne posunięcie: kraj, który kontroluje zdecydowaną większość łańcucha dostaw baterii litowych, również powoli przechodzi na wodór. Biorąc pod uwagę, że zmniejszające się zasoby litu mogą spowodować wzrost cen i zatrzymać przyspieszającą obecnie rewolucję elektryczną, mądrze byłoby wcześniej przygotować alternatywy dla wodoru.

Chiny stawiają sobie śmiały cel pobudzenia rozwoju energetyki wodorowej. Zgodnie z planem opublikowanym przez Krajową Komisję Rozwoju i Reform oraz Krajową Administrację Energetyczną (NEA) do 2025 roku w kraju będzie jeździło około 50 000 pojazdów napędzanych wodorowymi ogniwami paliwowymi, a rocznie z OZE będzie produkowanych od 100 000 do 200 000 ton wodoru. źródła energii. .

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Zatyczki do uszu w nosie dla chcących schudnąć

▪ FingerReader - czytnik tekstu

▪ Która książka jest bardziej przyjazna dla środowiska?

▪ Arktyczny dron

▪ Paliwo rakietowe z nadtlenkiem wodoru

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Eksperymenty chemiczne. Wybór artykułu

▪ artykuł Roberta Penna Warrena. Słynne aforyzmy

▪ artykuł Dokąd trafia woda, gdy wysycha? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Operator, użytkownik komputera PC i terminala wideo VDT. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Ultradźwiękowy generator odstraszający szczury. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Widelce wyważające. eksperyment fizyczny

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn