Vedci zbúrali 145 rokov starý predpoklad fyziky. Slávny jav funguje aj tam, kde nemal
Fyzika pevných látok zažíva poriadne zemetrasenie. Tím vedcov z prestížnej americkej Carnegie Mellon University vyvrátil základný predpoklad o fenoméne, ktorý v učebniciach fyziky svieti už od 19. storočia. Ukázali, že slávny Hallov jav funguje aj vtedy, keď magnetické pole nepôsobí kolmo na materiál, ale priamo v jeho rovine.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneTento objav nie je iba teoretickým triumfom. Má obrovský vplyv na vývoj novej generácie miniatúrnych magnetických senzorov, ktoré denne využívame v automobiloch, smartfónoch, lekárskych prístrojoch či počítačových klávesniciach. Podobne zásadný posun vidíme aj pri iných prelomových zisteniach vo fyzike.
Štúdia publikovaná v prestížnom časopise Nature Materials dokazuje, že moderné manipulácie s materiálmi na úrovni jednotlivých atómov dokážu prelomiť limity, ktoré sme považovali za nemenné prírodné zákony.
Pravidlo z roku 1879, ktoré brzdilo inovácie
Keď americký fyzik Edwin Hall v roku 1879 objavil po ňom pomenovaný jav, položil základ pre modernú diagnostiku materiálov. Zistil, že ak cez vodič prechádza elektrický prúd a kolmo naň pôsobí magnetické pole, pohybujúce sa náboje sa vychýlia k jednej strane. Vznikne tak merateľné napätie, známe ako Hallovo napätie.
Celých 145 rokov fyzici predpokladali, že tento efekt môže fungovať výhradne vtedy, keď magnetické pole smeruje presne kolmo na rovinu materiálu. Všetky existujúce senzory a meracie prístroje boli skonštruované na základe tejto striktnej geometrie.
Ak si chcel merať magnetické pole vo viacerých osiach súčasne, musel si vedľa seba poskladať viacero samostatných senzorov natočených do rôznych smerov. To zbytočne navyšovalo rozmery aj spotrebu energie v miniatúrnej elektronike.
Zázrak z atómových vrstiev
Výskumníci z laboratória LIQUID na Carnegie Mellon University pod vedením docenta Simranjeeta Singha tento mýtus úplne zbúrali. Podarilo sa im v praxi demonštrovať takzvaný planárny anomálny Hallov jav, ktorý teoretici dlho predpovedali, no nikto ho nevedel experimentálne overiť.
Kľúčom k úspechu bolo vytvorenie špeciálneho kvantového sendviča. Vedci siahli po exotickej zlúčenine tantalu, irídia a telúru (TaIrTe4), ktorej kryštálová mriežka mala presne potrebnú vnútornú symetriu. Túto vrstvu zredukovali na hrúbku len niekoľkých atómov.
Následne k nej pridali magnetickú vrstvu Cr2Ge2Te6 (CGT). Keďže sa obe vrstvy dotýkajú na atomárnej úrovni, magnetické vlastnosti z jednej vrstvy sa preniesli do druhej bez toho, aby poškodili jej výnimočnú elektrickú vodivosť.
Jeden čip namiesto zložitého hardvéru
Výsledok predčil očakávania samotných vedcov. Vytvorené ultratenké zariadenie dokázalo bez problémov zaznamenať magnetické pole pôsobiace v rovine samotného čipu aj kolmo naň.
V praxi to znamená obrovský skok pre vektorovú magnetometriu. Namiesto dvoch či troch rozmerných súčiastok teraz postačí jediný atómovo tenký senzor, ktorý dokáže okamžite určiť silu aj presný trojrozmerný smer magnetického poľa.
Technológia môže zásadne zjednodušiť navigačné systémy, diagnostiku v medicíne pomocou magnetickej rezonancie a znížiť výrobné náklady na bezpečnostné systémy v moderných elektromobiloch.
Čo bude nasledovať
Teoretický fyzik Shubhayu Chatterjee prostredníctvom počítačových modelov potvrdil, že za týmto správaním stojí znížená symetria na rozhraní materiálov, ktorá spúšťa silnú spin-orbitálnu väzbu. Práve tá umožňuje elektrónom reagovať na magnetické pole v nečakaných uhloch.
Hoci experiment zatiaľ prebehol pri nízkych teplotách, tím už intenzívne testuje ďalšie materiálové kombinácie, ktoré budú schopné vykazovať rovnaký efekt pri bežnej izbovej teplote.
Ukazuje sa, že manipulácia s hmotou na úrovni jednotlivých vrstiev atómov predstavuje skutočnú revolúciu. Zdanlivo neotrasiteľné fyzikálne princípy z 19. storočia tak definitívne ustupujú možnostiam modernej kvantovej technológie.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

KĽDR odpálila novú zbraň: Kim hovorí o krutom údere, má ísť o veľmi nebezpečnú strelu

Záhadné svetlá nad Iránom oživili 50-ročnú UFO legendu. Ich pôvod zatiaľ nikto nevysvetlil (VIDEO)

Vedci konečne vyriešili záhadu 364-dňového kalendára. Staroveká sekta sa kuriózne pomýlila

USA chcú poslať do vesmíru vojenskú technológiu. Na štart jej má stačiť iba 12 hodín

Slnko dokáže vygenerovať desivú supererupciu. Zmenila by život na Zemi
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Najstarší slovenský pivovar padol do straty 1,17 milióna eur. Pri Banskej Štiavnici podniká 24 rokov

Neurovedec odhalil trik na nočné prebúdzanie: Trvá 30 sekúnd a pomôže ti okamžite znova zaspať

Až 8 z 10 Slovákov nevie s istotou pomenovať obľúbené lesné hríby. Ukáž, aký skúsený hubár si (KVÍZ)

Skupine Slovákov zoberú až 35 % z platu: Táto daň vyháňa našich ľudí z krajiny

„Čaká nás ďalšia špeciálna operácia, bude krátka.“ Rusi šokovali hrozbou pre ďalšiu krajinu, text neskôr narýchlo stiahli
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Nie fotovoltika. Týchto 8 zariadení môže mať lepšiu návratnosť než panely na streche
- Konkurent Netflixu v októbri chystá veľké veci. Príde Stallone aj pokračovanie svetového hitu
- Oficiálny predpredaj: Volkswagen ponúka 5-metrové kupé s 5C nabíjaním pod 27 000 €
- Zaklínač sa vracia. Stačilo 11 sekúnd a fanúšikovia už hovoria o sklamaní
- Netflix do ponuky pridal novú českú komédiu. Iba nedávno bola v kinách
-
- Zaklínač sa vracia. Stačilo 11 sekúnd a fanúšikovia už hovoria o sklamaní
- Nie fotovoltika. Týchto 8 zariadení môže mať lepšiu návratnosť než panely na streche
- Netflix do ponuky pridal novú českú komédiu. Iba nedávno bola v kinách
- Najväčšia prekážka padla. Netflix dostane super konkurenta, na divákov čaká veľká zmena
- Konkurent Netflixu v októbri chystá veľké veci. Príde Stallone aj pokračovanie svetového hitu
-
- V sobotu na Slovensku štartuje najdrahší seriál sveta. Diváci ho už raz odmietli
- 13 rokov sme čakali na túto správu. Filmová legenda dostane pokračovanie, vráti sa aj Brad Pitt
- Veľmoc chystá jadrový prevrat. Po Európe rozmiestni 10 reaktorov takmer s výkonom Mochoviec
- Netflix a Tarantino spojili sily. Takto vyzerá novinka za 200 miliónov (VIDEO)
- Čínsky nástupca Concordu čaká prvý nadzvukový test. Čas 1100 km letu chce skrátiť až 4-násobne
Volkswagen prepustí až 100-tisíc ľudí. Z Nemecka napriek tomu zazneli prekvapivé slová
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Najstarší slovenský pivovar padol do straty 1,17 milióna eur. Pri Banskej Štiavnici podniká 24 rokov

Neurovedec odhalil trik na nočné prebúdzanie: Trvá 30 sekúnd a pomôže ti okamžite znova zaspať

Až 8 z 10 Slovákov nevie s istotou pomenovať obľúbené lesné hríby. Ukáž, aký skúsený hubár si (KVÍZ)

Skupine Slovákov zoberú až 35 % z platu: Táto daň vyháňa našich ľudí z krajiny

