Особените свойства на бисмута

Бисмутът може да бъде в основата на зелената електроника

Ваня Милева Последна промяна на 13 май 2025 в 00:00 4541 0

Бисмутът може да бъде в основата на зелената електроника

Кредит Canuhere / Reddit
Бисмутът може да бъде в основата на зелената електроника

Канадски физици може би са намерили начин да заобиколят температурните ефекти, които са пречка за зелената електроника, която се стреми да използва процеси с по-малко енергия.

Бисмутът е в основата на този пробив. Докторантът Оулин Ю (Oulin Yu) от университета Макгил в Монреал и колегите му са открили, че този сребрист метал може да провежда електричество от температура, близка до абсолютната нула (-273°С), до стайна температура.

Металът се използва във фармацевтиката, козметиката, стъклото, керамиката и атомните противопожарни аларми и се намира до оловото в периодичната таблица.

Според сайта Geology Science той е рядък, като най-големите му находища в света са в Китай, но също така и в Боливия, Канада, Мексико и Австралия, където често е свързан с добив на други метали, включително златни, оловни, сребърни и цинкови руди.

Екипът създава фини бисмутови люспи с дебелина 68 нанометра в микроскопични вдлъбнатини в полупроводникови пластини.

През тези бисмутови люспи, изложени на огромно магнитно поле, десетки хиляди пъти по-силно от магнит за хладилник, е прокаран електрически ток.

Ю и екипът му с изненада откриват, че пластините показват "аномален ефект на Хол".

Малко физика: Що е то аномален ефект на Хол?

Обикновено, когато електроните преминават през проводник, те се блъскат в различни неща - атоми или дефекти, дупките и светофарите на електрическата магистрала, губейки много енергия.

А сега си представете тънък лист от бисмут или друг метал, като плосък път за електроните.

Въвеждането на огромен магнит и екстремен студ кара електроните да текат само по ръбовете на листа и само в една посока, като колите по еднопосочна улица без червени светофари и пресечки. Този поток се осъществява без никакво съпротивление - перфектна магистрала за електрони.

Това се нарича "квантов ефект на Хол".

При "аномалния ефект на Хол" същото нещо се случва без магнит, защото използваният материал сам по себе си е магнитен. Но бисмутът е диамагнитен, което означава, че се отблъсква от магнитно поле - прилагането на магнит предизвиква противоположно магнитно поле в метала.

Според Ю бисмут не трябва да показва аномалният ефект на Хол.

"Не мога да посоча нито една теория, която би обяснила това", обяснява съавторът професор Гийом Жерве (Guillaume Gervais), "само части от потенциално обяснение".

Бисмутът би могъл да показва подобни ефекти като при "топологичните" материали, отбелязва Ю. Повърхностите на топологичните вещества показват различни свойства от вътрешността им и биха могли да доведат до революция в областта на изчислителната техника.

Жерве е бил толкова сигурен, че аномалният ефект на Хол ще изчезне с повишаването на температурата, че е направил малък залог с екипа си.

"Очаквахме, че този ефект ще изчезне, след като повишим температурата, но той упорито отказваше; продължавахме да достигаме до стайна температура и той все още беше там!", коментира Жерве. "Толкова бях сигурен, че ще изчезне, че дори заложих на моите студенти Оулин Ю и Фредерик Бойвин една бутилка вино. Оказа се, че съм грешал", разказва той.

Бисмутът може да бъде в основата на зелената електроника
Зелена електроника: местен бисмут върху бял хондродит. Микрофотография в изключително близък план.
Откритието оспорва общоприетата мъдрост във физиката, казват изследователите, и има значение за зелената електроника с ниски емисии.

"Ако успеем да използваме това, то може да стане важно за зелената електроника", обяснява Жерве. .

Следващата стъпка на изследователския екип е да проучи дали аномалният ефект на Хол на бисмута може да бъде превърнат в квантовия му аналог - квантовия аномален ефект на Хол.

Което би могло да означава зелена електроника - която да функционира при по-високи температури, отколкото е било възможно досега.

Източник: Green electronics could benefit from bismuth’s peculiar properties, Сosmos magazine

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !