비행기 날개 주위의 공기 흐름에서 영감을 얻은 미국의 연구자들은 처음으로 날카로운 굴곡 주위를 흐르는 광여기 전자를 이미지화했습니다. 이러한 굴곡은 집적 광전자 회로에서 종종 발견되기 때문에 전자의 "유선"을 관찰하면 회로 설계가 개선될 수 있습니다.
80여년 전, 물리학자 윌리엄 쇼클리(William Shockley)와 사이먼 라모(Simon Ramo)는 전자가 굴곡 주위를 이동할 때 유선이 국부적으로 압축되어 열을 생성한다는 것을 이론적으로 보여주었습니다. 하지만 지금까지는 작동 장치를 통해 전자 광전류, 즉 빛에 의해 유도된 전류의 유선형을 관찰하는 것이 너무 어렵기 때문에 이 효과를 직접 측정한 사람은 아무도 없었습니다.
설명된 새로운 작품에서는 과학 국립 아카데미의 절차, 물리학자들이 이끄는 연구진 나다니엘 가보르 과 데이비드 메이스 의 University of California, 리버 사이드 YIG(이트륨 철 가닛) 기판 위에 백금 층으로 만들어진 마이크로자기 이종구조 장치를 구축하고 이를 회전 자기장에 배치했습니다. 그런 다음 그들은 레이저 빔을 YIG에 비추어 장치가 가열되고 포토 네른스트 효과(photo-Nernst effect)로 알려진 현상이 발생했습니다. 광전류를 생성하는 것이 바로 이 효과입니다.
유선형의 전체적인 패턴 관찰
외부 자기장의 방향을 변경함으로써 팀은 "소스 위치뿐만 아니라 방향도 제어하는 방식으로 전류를 주입합니다"라고 Mayes는 설명합니다. 게다가 그는 "이 작업을 반복하면서 전자 반응을 측정하면 결국 유선형의 전반적인 패턴을 관찰하게 된다는 사실이 밝혀졌습니다"라고 덧붙였습니다.
연구진은 기술의 위력을 입증하기 위해 비행기 날개가 공기의 흐름을 뒤틀리고, 압축하고, 팽창시키는 것과 같은 방식으로 광전류 유선을 뒤틀리고, 압축하고, 확장할 수 있는 전자포일(electrofoil)이라는 수정된 장치에 대한 실험을 반복했습니다. 두 시나리오 모두에서 유선형은 Shockley와 Ramo의 정리에 의해 예측된 대로 각 지점에서 가장 큰 반응을 생성하는 흐름 방향을 나타냅니다.
"1930년대 후반에 이 두 명의 저명한 물리학자들은 장치의 자유 전하가 전기 반응을 유도하기 위해 전극에 도달할 필요가 없다는 것을 깨달았습니다."라고 Mayes는 말합니다. 물리 세계. 대신에 자유 전하의 움직임은 쿨롱 힘으로 인해 장치의 다른 모든 전하에 영향을 미칠 것입니다.
“Shockley와 Ramo는 유선형이 장치에 대해 '선호하는' 전류 방향을 보여줄 뿐만 아니라 장치의 한쪽 끝을 단순히 바이어스하고 접지한 것처럼 전류 흐름 패턴도 나타낸다는 것을 보여줄 수 있었습니다. 다른."
핫스팟 피하기
Gabor는 장치에서 전류 흐름 라인이 압축되는 위치를 확인할 수 있으면 회로 설계자가 이러한 로컬 핫스팟을 생성하는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있다고 지적합니다. "우리 연구 결과는 또한 전기 회로에 급격한 굽힘 기능이 있어서는 안 된다는 것을 시사합니다."라고 그는 말하면서 점차적으로 구부러지는 와이어는 "현재 최첨단 기술이 아니다"라고 덧붙였습니다.
스핀 네른스트 효과의 첫 번째 관찰에서 전자가 가열됨
연구원들은 이제 기술의 해상도를 높이는 동시에 새로운 장치와 재료를 테스트하는 방법을 모색하고 있습니다. 특히 그들은 전자 흐름을 한 방향으로 제한하는 "테슬라 밸브"와 같은 기하학적 구조로 만들어진 장치의 유선형을 측정하려고 합니다.
"우리의 측정 도구는 전하 흐름 광전자 장치를 시각화하고 특성화하는 강력한 방법입니다."라고 Gabor는 말합니다. "우리는 네른스트(Nernst)와 같은 자기 효과와 비전통적인 전류 흐름 동작을 모두 포함하는 새로운 신흥 재료에 대한 아이디어를 발전시키기를 희망합니다."
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- 출처: https://physicsworld.com/a/electrons-caught-going-around-the-bend/
