क्वांटम इफेक्टचा फायदा घेऊन, संशोधकांनी विसंगत हॉल इफेक्ट (Hall Effect)आणि बेरी वक्रता (Berry curvature) दोन मूलभूत भौतिक अडथळे नियंत्रित केले, जे आपल्यासाठी उपयुक्त ठरतील अशा प्रकारे कार्य करण्याच्या प्रयत्नांविरुद्ध उभे राहिले.
New Quantum Magnet Tech | नवीन क्वांटम मॅग्नेटने रोबोटिक्स, इलेक्ट्रॉनिक्स आणि सेन्सर्सला अधिक गतीशिल होणार : एमआयटी प्लाझ्मा सायन्स अँड फ्यूजन सेंटर (PSFC) हंगू चुई एट अल (Hangu Chui et al)च्या संशोधकांनी अलीकडेच चुंबकांमागील चांगल्या प्रकारे समजल्या जाणार्‍या तंत्रज्ञानावर एक नवीन फिरकी आणली आहे.
जरी ते तंत्रज्ञान प्रथमदर्शनी सोपे वाटू शकते, संशोधन नवीन सामग्री अनुप्रयोग उघडतात. मॅग्नेट संपूर्ण संगणकीय प्रणालीचा आधार असल्याने, बेस मॅग्नेटिक मटेरियलमधील सुधारणांमुळे या मूलभूत शक्तींच्या हाताळणीत उच्च-परिणाम सुधारणे अपेक्षित आहे.
संशोधन कार्यसंघाच्या नवीन लेख नेचर (Nature) मध्ये प्रकाशित केला असून, कार्यक्षमता आणि कार्यप्रदर्शन दोन्ही सुधारण्यासाठी दोन्ही प्रभावांचा लाभ घेण्याचा मार्ग म्हणून क्रोमियम टेल्युराइडच्या वापरावर काही प्रकाश टाकतो.
कुठेही चुंबक महत्त्वाचे असतात: गणना, इलेक्ट्रॉनिक्स आणि रोबोटिक्सद्वारे –
हॉल इफेक्ट (Hall Effect) 23 वर्षीय एडविन हॉलने 1879 मध्ये लावलेल्या शोधाचा संदर्भ आहे. हॉलच्या लक्षात आले की धातूच्या उभ्या पट्टीच्या विरूद्ध चुंबकाला काटकोनात ठेवल्याने विद्युत प्रवाह विरुद्ध टोकाशी विचलित होतो.
विद्युतप्रवाहातील हा असममित फरक हॉल इफेक्ट-HALL EFFECT म्हणून ओळखला जाऊ लागला. परंतु क्वांटम मेकॅनिक्ससह, हे असममित वर्तन आपल्या फायद्यासाठी वापरले जाऊ शकते.
कण-भौतिकशास्त्राच्या स्तरावर हॉल इफेक्ट प्रत्यक्षात काय करत आहे, हे पाहण्याचा एक मार्ग म्हणून क्वांटम मेकॅनिक्सचा विचार करा, जे यामधून, आपल्याला कोणत्या परिस्थितीत प्रकट होते ते समजून घेण्यास आणि प्रभावित करण्यास अनुमती देते.
तेथे BERRY CURVATURE-बेरी वक्रता म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या क्वांटम संकल्पनेचा उपयोग होतो. क्वांटम फिजिक्समध्ये, याचा वापर नैसर्गिकरित्या इलेक्ट्रॉनचा प्रवाह विचलित करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. याला चुंबकीय क्षेत्राची गरज नसल्याखेरीज, तो आता विसंगत हॉल इफेक्ट म्हणून ओळखला जातो आणि त्याचा उपयोग विजेचा प्रवाह अधिक कार्यक्षमतेने नियंत्रित करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.
संशोधकाच्या कार्याचा परिणाम अशी सामग्री बनली जी पिळून आणि ताणलेली असतानाही हा विसंगत हॉल प्रभाव दर्शवितो.
लवचिक इलेक्ट्रॉनिक्सच्या क्षेत्रातील संभाव्य कार्यासाठी एक वैशिष्ट्य. सामग्री क्रिस्टल्सपासून बनविली जाते. एकतर अॅल्युमिनियम ऑक्साईड किंवा स्ट्रॉन्टियम टायटेनेट बेस लेयर (अर्धा-मिलीमीटर-जाड). त्यानंतर, या थरांच्या वर क्रोमियम टेल्युराइड, एक चुंबकीय संयुगाचा एक अणू थर लावला जातो. ते ज्या प्रकारे बेस लेयर्सशी संवाद साधते त्यामुळे चुंबकीय कंपाऊंड क्रिस्टल थरांना लवचिकता प्रदान करते.
परंतु येथे, “लवचिक” याचा अर्थ असा आहे की, जेव्हा सामग्रीवर ताण येतो तेव्हा ते इलेक्ट्रॉन चालविण्याची क्षमता गमावत नाही, विसंगत हॉल इफेक्ट आणि बेरी वक्रता यांच्यातील परस्परसंवादाद्वारे परवानगी दिल्यानुसार ते फक्त वेगवेगळ्या मार्गांमधून जातात.
या क्षमतेमुळेच संशोधक या कंपाऊंडला “स्ट्रेन-ट्यून करण्यायोग्य” मटेरियल म्हणत आहेत – कारण ते ज्या ताणाखाली आहे त्यानुसार ते नैसर्गिकरित्या विद्युत चालकता समायोजित करते. यामुळे, संशोधक अनेक उच्च-संबंधित फील्डमधील एकाधिक अनुप्रयोगांना उद्धृत करतात.
रोबोटिक्स
रोबोटिक्समध्ये, स्ट्रेन-ट्यून करण्यायोग्य सामग्रीचा वापर “सॉफ्ट सेन्सर्स” साठी केला जाऊ शकतो – सेन्सर जे विद्यमान जैविक घटकांभोवती पसरू शकतात (जसे की BCIs [उदाहरणार्थ :- ब्रेन-कॉम्प्युटर इंटरफेस] मधील मेंदूचे न्यूरॉन्स) त्यांचे नुकसान टाळण्यासाठी किंवा अधिक चांगले करण्यासाठी. त्यांच्याशी संवाद साधा.
पर्यावरणीय घटकांनुसार ताणलेले सेन्सर किंवा कृत्रिम कृत्रिम अवयवासाठी झुकता येण्याजोग्या नियंत्रण यंत्रणा देखील या तंत्रज्ञानाद्वारे उघडल्या जातात – न्यूरालिंक सारख्या एक्सप्लोर करणाऱ्या कंपन्यांच्या फायद्यांचा उल्लेख करू नका.
या स्ट्रेन-ट्यून करण्यायोग्य मटेरियलमध्ये डेटा स्टोरेजमध्ये अॅप्लिकेशन्स देखील आहेत – स्ट्रेचेबल मटेरियल ते नेमके कसे ताणले आहे त्यानुसार वेगवेगळ्या प्रमाणात डेटा संग्रहित करू शकते, ज्यामुळे घनतेमध्ये निश्चित फायदे आणि डेटा टिकवून ठेवण्याचे संभाव्य फायदे मिळतील.
New Quantum Magnet Tech | नवीन क्वांटम मॅग्नेटने रोबोटिक्स, इलेक्ट्रॉनिक्स आणि सेन्सर्सला अधिक गतीशिल होणार
अर्थात, कोणतेही नवीन तंत्रज्ञान खर्चावर अवलंबून असते
सध्या अस्तित्वात असलेल्या CMOS (धातू-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर) फॅब्रिकेशन तंत्रज्ञानाशी जुळवून घेण्यासाठी किती काम आवश्यक आहे – जे आपल्या सर्वोत्तम CPU मध्ये राहते आणि दुसरे म्हणजे निवडीचे GPU. स्केलिंगचा खर्च हा मर्यादित घटक असतो. हे तंत्रज्ञान किती जलद अवलंबले जाते हे अनेक घटकांवर अवलंबून असते, ज्यामध्ये स्वतः सामग्रीची किंमत असते.
परंतु खर्चाची पूर्तता गुंतवणुकीद्वारे केली जाते, आणि ते दिसण्यासाठी, या ताण-ट्यून करण्यायोग्य सामग्रीवर कार्य करणे आवश्यक आहे.
या मूळ अभ्यासाला अंशतः यूएस रिसर्च ऑफिस, यूएस नॅशनल सायन्स फाउंडेशन (NSF), मॅसॅच्युसेट्स यांनी पाठिंबा दिला होता. इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी, आणि इतर अनेक यूएस-आधारित सरकारी आणि संशोधन संस्था. असे दिसते की यामागील गती नेहमीपेक्षा थोडी अधिक केंद्रित असू शकते.
हे सुद्धा वाचा :-