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전자는 액체처럼 흐른다

20.09.2017

그들의 최신 실험에서 맨체스터 대학의 그래핀 연구소의 과학자들은 그래핀을 통해 움직이는 전자가 매우 특이한 방식으로 행동하는 조건을 발견했습니다. 이러한 전자의 특정한 움직임은 과학자들에게 전기 전도성 물질의 물리적 프로세스에 대한 더 나은 이해를 제공하며 가까운 장래에 이러한 동일한 프로세스를 사용하여 빠르고 고성능의 차세대 컴퓨터 칩을 위한 나노전자 회로를 개발할 수 있습니다.

대부분의 금속에서 전기 전도도는 결정 격자의 결함 수에 의해 제한되며, 이로 인해 전자가 산란되어 당구공처럼 부딪힙니다. 따라서 그래핀은 "XNUMX차원" 구조로 인해 어떤 금속보다 전기를 훨씬 잘 전도합니다. 또한 그래핀을 비롯한 일부 순수 금속 및 기타 결정 구조가 정렬된 재료에서 전자는 소위 탄도 운동으로 인한 산란 없이 마이크론의 거리를 극복할 수 있습니다. 이러한 운동의 매개변수는 Landauer의 기본 한계라고 하는 재료의 가능한 최대 전기 전도도를 결정합니다.

그러나 실험 중에 얻은 데이터를 통해 과학자들은 근본적인 Landauer 한계를 결정하는 법칙이 특정 조건에서 그래핀 매질에서 관찰되지 않는다는 결론을 내릴 수 있었습니다. 그리고 하나의 매우 특이한 메커니즘이 이에 대한 책임이 있습니다. 이는 전자 유체 역학(전자 유체 역학)이라고 하는 비교적 새로운 물리학 분야와 직접적으로 관련되어 있습니다.

전자 유체 역학 분야는 작년에 맨체스터 대학과 다른 과학 단체의 과학자들이 물질의 특정 온도에서 그 안에서 움직이는 전자가 서로 너무 자주 충돌하기 시작하여 전자의 흐름이 점도 계수가 가장 작지 않은 액체 흐름과 같은 흐름. 그리고 새로운 연구에서 과학자들은 이 점성 "전자 액체"의 존재가 물질에 전자의 탄도 운동보다 더 높은 전기 전도도를 제공한다는 것을 보여주었습니다.

과학자들이 발견한 현상은 오히려 역설적입니다. 실제로 전자가 충돌하는 동안 상호 작용하고 산란되어 이론상 재료의 전기 전도도를 약화시켜야 합니다. 그러나 물질의 전도도 증가는 전자가 강물에 흐르는 물줄기와 같이 두 개의 조건부로 분할된다는 사실 때문에 발생합니다. 결정 격자의 가장자리에 가깝게 이동하는 전자는 운동량을 잃고 속도가 느려집니다. 그러나 동시에 그들은 흐름의 한가운데에서 움직이는 전자의 충돌에 대한 보호 역할을합니다. 그리고 이 전자들은 이미 극단 전자에 의해 생성된 "채널" 내부의 초탄도 궤적을 따라 움직이고 있습니다.

Andrew Game 경은 "학교 물리학을 통해 물질의 구조가 무질서할수록 전기 저항이 커진다는 것을 알고 있습니다. 그러나 우리의 경우 전자 충돌로 인한 산란으로 인한 무질서는 증가보다는 감소합니다. 물질의 전기 저항 이 경우 전자는 액체처럼 흐르기 시작하고 이 액체의 속도는 진공에서 동일한 에너지를 가진 전자의 속도를 초과합니다.

과학자들은 다양한 온도에서 그래핀의 전도도를 측정하는 일련의 실험을 수행했습니다. 순수한 그래핀과 투명한 금속 전도성을 갖는 도핑된 그래핀의 전도도를 비교함으로써 과학자들은 점성 전도도라는 새로운 물리량을 고정밀도로 계산할 수 있었습니다. 그리고 가장 놀라운 점은 수집된 실험 데이터가 해당 수학적 모델을 계산하는 과정에서 얻은 데이터와 거의 일치했다는 점이다.

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자동 초점 기능이 있는 프로토타입 스마트 안경 05.07.2019

미국 스탠포드 대학의 과학자들이 개발한 안경은 "노인성 근시"인 노안으로 고통받는 XNUMX억 명의 사람들을 도울 것입니다. 대학 웹사이트에 따르면 자동 초점이라고 불리는 스마트 렌즈에는 자동으로 초점을 맞출 수 있는 새로운 소프트웨어가 장착되어 있습니다.

노안은 사람이 가까운 거리에서 작은 글씨나 작은 물체를 볼 수 없는 안과 질환입니다. 이 "노인성 근시"는 40-45세부터 시작하여 거의 모든 사람의 시력 기관에 영향을 미칩니다. 현재 믿고 있는 기형의 원인은 시간이 지남에 따라 눈의 수정체가 탄력을 잃고 초점을 맞추는 모양체 근육이 약해지기 때문입니다. 어떤 사람들에게는 돋보기로 질병으로 인한 어려움을 극복하기에 충분하지만 많은 사람들에게는 수술 외에 유일한 해결책은 누진 안경을 사용하는 것입니다.

그러나 누진 렌즈가 있는 기존 안경도 단점이 있습니다. 예를 들어, 올바르게 초점을 맞추려면 소유자가 머리를 정렬해야 합니다. 당신이 차를 운전하고 있고 도로의 다른 차선으로 이동하기 위해 사이드 미러를 보고 있다고 상상해 보십시오. 누진 렌즈는 주변 초점이 거의 없거나 전혀 없습니다. 운전자는 고글 상단을 통해 전방을 향하고 있는 도로에서 눈을 멀리 이동한 다음 렌즈 하단을 통해 가장 가까운 거울을 보기 위해 거의 90도 회전해야 합니다. 이 시각적 변화는 세상을 탐색하는 것을 어렵게 만들고 사고, 부상으로 이어질 수 있습니다.

스마트 안경은 눈의 수정체와 거의 같은 방식으로 작동합니다. 렌즈는 액체로 채워져 있습니다. 시야가 변하면 볼록하거나 평평해집니다. 또한 사람이 보고 있는 위치를 파악하고 원하는 물체까지의 정확한 거리를 계산하는 시선 추적 센서가 장착되어 있습니다. 팀은 이러한 렌즈나 시선 추적 장치를 발명한 것이 아니라 안구 운동 데이터를 사용하여 유체로 채워진 렌즈를 일정하고 완벽한 초점으로 유지하는 소프트웨어 시스템을 개발했습니다.

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