शोधकर्ता चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और तापमान के बीच लिंक खोजते हैं

Essential Scale-Out Computing by James Cuff (जुलाई 2019).

Anonim

शोधकर्ताओं ने हाल ही में पाया है कि चुंबकीय क्षेत्र की ताकत एक विशेष क्वांटम यांत्रिक प्रक्रिया को प्राप्त करने के लिए आवश्यक है, जैसे कि फोटोल्यूमिनेन्स और विद्युत चुम्बकीय (ईएम) क्षेत्रों के साथ स्पिन राज्यों को नियंत्रित करने की क्षमता, सामग्री के तापमान से मेल खाती है। इस खोज के आधार पर, वैज्ञानिक इस क्षेत्र के क्षेत्र की ताकत को मापकर एक घन माइक्रोन के संकल्प में एक नमूना का तापमान निर्धारित कर सकते हैं जिस पर यह प्रभाव होता है। अधिकांश औद्योगिक, इलेक्ट्रॉनिक और रासायनिक प्रक्रियाओं में तापमान संवेदना अभिन्न अंग है, इसलिए अधिक स्थानिक संकल्प वाणिज्यिक और वैज्ञानिक गतिविधियों का लाभ उठा सकता है। टीम एआईपी अग्रिम में अपने निष्कर्षों की रिपोर्ट करती है।

हीरे में, नाइट्रोजन परमाणु कार्बन परमाणुओं को प्रतिस्थापित कर सकते हैं; जब यह क्रिस्टल जाली में रिक्तियों के बगल में होता है, तो यह उपयोगी क्वांटम गुण पैदा करता है। इन रिक्तियों में नकारात्मक या तटस्थ शुल्क हो सकता है। नकारात्मक रूप से चार्ज रिक्ति केंद्र भी फोटोल्यूमिनिसेंट होते हैं और प्रकाश के कुछ तरंगदैर्ध्य के संपर्क में होने पर एक जासूसी चमक उत्पन्न करते हैं। शोधकर्ता रिक्तियों में इलेक्ट्रॉनों के स्पिन में हेरफेर करने के लिए एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग कर सकते हैं, जो फोटोल्यूमिनेन्स की तीव्रता को बदल देता है।

रूसी और जर्मन शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक प्रणाली बनाई जो बहुत छोटे संकल्पों पर तापमान और चुंबकीय क्षेत्रों को माप सकता है। वैज्ञानिकों ने हीरे में नाइट्रोजन-रिक्ति केंद्रों की तरह रिक्तियों के साथ सिलिकॉन कार्बाइड के क्रिस्टल का उत्पादन किया। फिर, उन्होंने निरंतर चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में सिलिकॉन कार्बाइड को इन्फ्रारेड लेजर प्रकाश में उजागर किया और परिणामी फोटोोल्यूमिनेन्स दर्ज किया।

मजबूत चुंबकीय क्षेत्र इन रिक्तियों में ऊर्जा स्पिन राज्यों के बीच स्थानांतरित करने के लिए इलेक्ट्रॉनों के लिए आसान बनाते हैं। एक विशिष्ट क्षेत्र की ताकत पर, एंटीक्रॉसिंग नामक प्रक्रिया में स्पिन 3/2 के साथ इलेक्ट्रॉनों का अनुपात जल्दी बदल जाता है। फोटोलुमाइन्सेंस की चमक विभिन्न स्पिन राज्यों में इलेक्ट्रॉनों के अनुपात पर निर्भर करती है, इसलिए शोधकर्ता चमक में परिवर्तन की निगरानी करके चुंबकीय क्षेत्र की ताकत को माप सकते हैं।

इसके अतिरिक्त, लुमेनसेंस अचानक बदलता है जब इन रिक्तियों में इलेक्ट्रॉनों को पार-विश्राम से गुजरना पड़ता है, एक प्रक्रिया जहां एक उत्तेजित क्वांटम सिस्टम अपने ग्राउंड स्टेट में किसी अन्य प्रणाली के साथ ऊर्जा साझा करता है, जो दोनों मध्यवर्ती राज्य में लाता है। पार-विश्राम को प्रेरित करने के लिए आवश्यक क्षेत्र की ताकत सीधे सामग्री के तापमान से जुड़ी हुई है। क्षेत्र की ताकत को बदलकर, और जब फोटोल्यूमिनेसेन्स अचानक बदल गया तो रिकॉर्डिंग, वैज्ञानिक जांच के तहत क्रिस्टल के क्षेत्र के तापमान की गणना कर सकते थे। टीम यह जानकर आश्चर्यचकित हुई कि क्वांटम प्रभाव कमरे के तापमान पर भी बने रहे।

"यह अध्ययन हमें एक डिवाइस में तापमान और चुंबकीय क्षेत्र सेंसर बनाने की इजाजत देता है, " रूसी अकादमी ऑफ साइंसेज के आईओएफएफ भौतिक-तकनीकी संस्थान और पेपर के लेखकों में से एक एंड्री एनीसिमोव ने कहा। इसके अलावा, सेंसर को 100 नैनोमीटर तक छोटा किया जा सकता है, जो अंतरिक्ष उद्योग, भौगोलिक अवलोकन और यहां तक ​​कि जैविक प्रणालियों में भी उनका उपयोग सक्षम कर देगा। "हीरा के विपरीत, सिलिकॉन कार्बाइड पहले से ही एक अर्धचालक पदार्थ उपलब्ध है, और डायोड और ट्रांजिस्टर पहले से ही बनाये गये हैं, " Anisimov ने कहा।

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