นักวิจัยในสเปนและอิตาลีได้สร้างแบตเตอรี่ควอนตัมเฟสเป็นครั้งแรก ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่รักษาความแตกต่างของเฟสระหว่างสองจุดในวงจรตัวนำยิ่งยวด แบตเตอรี่ซึ่งประกอบด้วยสายนาโนอินเดียมอาร์เซไนด์ (InAs) ที่สัมผัสกับตัวนำยิ่งยวดอะลูมิเนียม (Al) สามารถใช้ในวงจรควอนตัมคอมพิวเตอร์ได้ นอกจากนี้ยังอาจพบการใช้งานในเครื่องวัดสนามแม่เหล็กและเครื่องตรวจจับที่มีความไวสูงซึ่งใช้ตัวนำยิ่งยวด
ในแบตเตอรี่
แบบคลาสสิก (หรือเรียกว่ากองวอลตา) พลังงานเคมีจะถูกแปลงเป็นความต่างศักย์ไฟฟ้า กระแสที่เกิดขึ้นสามารถนำไปใช้จ่ายไฟให้กับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ได้ อย่างไรก็ตาม ในวงจรควอนตัมและอุปกรณ์ที่ใช้วัสดุตัวนำยิ่งยวด กระแสอาจไหลโดยไม่ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าภายนอก
ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่แบบดั้งเดิม อุปกรณ์ที่ใช้ชุมทางของโจเซฟสันแนวคิดของแบตเตอรี่เฟสควอนตัมได้รับการศึกษาทางทฤษฎีในปี 2558จากศูนย์ฟิสิกส์วัสดุ ที่มหาวิทยาลัย ในเมืองโดโนสเตีย-ซาน เซบาสเตียน ประเทศสเปน การออกแบบแบตเตอรี่ของพวกเขาประกอบด้วย
ส่วนผสมของตัวนำยิ่งยวดและวัสดุแม่เหล็ก และยึดตามจุดเชื่อมต่อของโจเซฟสัน ซึ่งเป็นบริเวณที่ไม่มีตัวนำยิ่งยวด ซึ่งคู่ของ Cooper มีหน้าที่รับผิดชอบในการอุโมงค์ตัวนำยิ่งยวด สารกึ่งตัวนำ “จุดอ่อน” ของเซมิคอนดักเตอร์นี้ให้ความแตกต่างของเฟสระหว่างตัวนำยิ่งยวดในวงจร คล้ายกับวิธีที่แบตเตอรี่
แบบดั้งเดิมให้แรงดันตกอย่างต่อเนื่องในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ด้วยความแตกต่างของเฟสนี้ กระแสตัวนำยิ่งยวด (นั่นคือ กระแสที่มีการกระจายเป็นศูนย์) จะไหลเมื่อจุดต่อถูกฝังอยู่ในวงจรตัวนำยิ่งยวด ในการติดตามผลงานวิจัยนี้ นักวิจัยที่นำจากสถาบันนาโนวิทยาศาสตร์ ในเมืองปิซาและมหาวิทยาลัย
ได้ระบุส่วนผสมของวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการผลิตแบตเตอรี่ดังกล่าวแล้ว อุปกรณ์ใหม่ของพวกเขาทำจากเส้นลวดนาโน InAs ที่เจือด้วย n ซึ่งก่อตัวเป็นแกนกลาง (หรือเสาเข็ม) และตัวนำยิ่งยวด Al ที่ทำหน้าที่เป็นเสา พื้นผิวของเส้นลวดนาโนได้รับการ “ตกแต่ง” ด้วยโมเมนต์แม่เหล็ก
ที่เกิดจาก
สถานะออกไซด์ของพื้นผิวของวัสดุ เอฟเฟกต์โจเซฟสันที่ผิดปกติแบตเตอรี่ทำงานโดยใช้เอฟเฟ็กต์ ที่ผิดปกติ ในทางแยกโจเซฟสันปกติ กระแสของตัวนำยิ่งยวดจะไหลเมื่อใดก็ตามที่มีความแตกต่างของเฟสระหว่างปลายทั้งสองของทางแยก ความแตกต่างของเฟสดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้
เช่น การวางทางแยกในวงตัวนำยิ่งยวดและใช้สนามแม่เหล็ก ในทางตรงกันข้าม เฟสแบตเตอรี่ให้ความแตกต่างของเฟสดังกล่าวโดยไม่จำเป็นต้องมีสนามแม่เหล็กภายนอกนี้ ความแตกต่างนั้นเกิดจากเอฟเฟกต์ทางเรขาคณิตที่เกี่ยวข้องกับการทำงานร่วมกันระหว่างสามปรากฏการณ์:
ตัวนำยิ่งยวด; การมีเพศสัมพันธ์แบบวงโคจร (ซึ่งอธิบายปฏิสัมพันธ์ระหว่างการหมุนภายในของอิเล็กตรอนในของแข็งและสนามแม่เหล็กที่เหนี่ยวนำโดยการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน) และสนามแลกเปลี่ยนแม่เหล็ก (ซึ่งทำหน้าที่หมุนแม่เหล็กเหมือนกับสนามแม่เหล็กทั่วไป)
“การเลือกวัสดุสำหรับทำแบตเตอรี่แบบนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย” สมาชิกในทีม อธิบาย “ในอุปกรณ์ของเรา ตัวนำยิ่งยวด Al เป็นตัวนำยิ่งยวด การมีเพศสัมพันธ์แบบวงโคจรเป็นคุณสมบัติที่แท้จริงของสายนาโน InAs และสิ่งสกปรกที่เป็นแม่เหล็กทำให้เกิดสนามแลกเปลี่ยนในท้องถิ่น”
ในขณะที่จำเป็นต้องชาร์จแบตเตอรี่โดยการโพลาไรซ์สิ่งเจือปนแม่เหล็กด้วยสนามแม่เหล็กภายนอก นักวิจัยกล่าวว่าเฟสไบอัสระหว่างขั้วจะยังคงอยู่แม้ว่าจะปิดสวิตช์สนามในภายหลังก็ตาม พวกเขาสามารถควบคุมค่าความแตกต่างของเฟสได้โดยการเปลี่ยนทิศทางของโพลาไรเซชันของสิ่งเจือปนแม่เหล็ก
หรือโดยการปรับเปลี่ยนความยาวของสายเซมิคอนดักเตอร์ลองใช้การผสมผสานวัสดุอื่น ๆนักวิจัยซึ่งรายงานผลงานของพวกเขากล่าวว่าขณะนี้พวกเขากำลังสำรวจการผสมผสานวัสดุอื่นๆ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์และความสามารถในการควบคุม ตลอดจนทำให้การรวมเข้ากับวงจรควอนตัม
ทำได้ง่ายขึ้น
“แนวคิดหนึ่งที่เรากำลังผลักดันคือการใช้ลวดตัวนำยิ่งยวดที่สัมผัสกับฉนวนเฟอร์โรแมกเนติกเป็นแบตเตอรี่” Iorio อธิบาย “ส่วนหลังจะเป็นสนามแลกเปลี่ยนขนาดใหญ่ที่เราสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำ และเรากำลังสร้างและระบุลักษณะของระบบดังกล่าวในขณะนี้”
ทีมวิจัยของปิซา/ซานเซบาสเตียนยังมีส่วนร่วมในโครงการของยุโรปที่ชื่อว่าซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อออกแบบเครื่องตรวจจับรังสีที่มีความไวสูงเป็นพิเศษตามโครงสร้างฉนวนตัวนำยิ่งยวด-เฟอร์โรแมกเนติก และโดยเฉพาะจุดเชื่อมต่อ EuS/Al “ระบบดังกล่าวสามารถดัดแปลงเพื่อสร้างแบตเตอรี่เฟส
ที่มีประสิทธิภาพดีขึ้น” ไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์ (LED) อยู่ระหว่างการพัฒนาในห้องปฏิบัติการตั้งแต่ญี่ปุ่นถึงแคลิฟอร์เนีย และสามารถนำไปใช้กับจอแบนในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น วิทยุติดตามตัวและโทรศัพท์มือถือ และอาจใช้ในโทรทัศน์และหน้าจอคอมพิวเตอร์ในที่สุด ชั้นที่แอคทีฟใน LED ออร์แกนิก
คือวัสดุอินทรีย์เรืองแสง ไม่ว่าจะเป็นโพลิเมอร์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษหรือโมเลกุลสีย้อมขนาดเล็ก ซึ่งจะเปล่งแสงเมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านเข้าไป งานส่วนใหญ่ในปัจจุบันจะรวมชั้นสารอินทรีย์นี้เข้ากับส่วนประกอบอื่นๆ เช่น วัสดุพิมพ์ อิเล็กโทรด และวัสดุห่อหุ้มที่จำเป็นในการปกป้องอุปกรณ์
ซึ่งต้องทำจากสารประกอบอนินทรีย์ เป้าหมายสูงสุดของผลงานชิ้นใหม่คือการผลิตจอแสดงผลที่ใช้งานได้อย่างสมบูรณ์ รวมถึงวงจรการขับขี่ที่ทำจากวัสดุพลาสติกเกือบทั้งหมด ทั้งกลุ่มเคมบริดจ์และเบลล์ได้สร้างทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม (FETs) โดยมีโพลิเมอร์เซมิคอนดักเตอร์เป็นวัสดุที่ใช้งานอยู่
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
