Физики пересматривают закон Ома
NewsMakerУчёные объяснили, почему привычная формула тока может не работать в асимметричных материалах.
Учёные поставили под сомнение один из самых фундаментальных законов электроники — закон Ома. В свежем обзоре, опубликованном в журнале Nature Materials, они рассказывают, как в некоторых материалах привычная зависимость между током и напряжением перестаёт работать. Вместо линейного отклика возникают неожиданно сильные квадратичные эффекты.
В центре внимания — материалы, не обладающие инверсной симметрией. Именно в таких системах, как объясняют авторы статьи, начинают проявляться новые физические механизмы, которые порождают нелинейный транспорт. Работа выполнена под руководством Мануэля Суареса-Родригеса в исследовательском центре CIC nanoGUNE в сотрудничестве с коллегами из Центра физики материалов и Международного центра физики в Сан-Себастьяне.
По словам Суареса-Родригеса, за последние пять лет было опубликовано множество отдельных исследований, где наблюдались подобные эффекты. Теперь учёные объединили эти разрозненные данные в общую картину, которую могут использовать специалисты в области физики твёрдого тела и материаловедения.
Соавторы работы показали, что нарушение симметрии в кристаллической структуре материала запускает новые микроскопические процессы. Среди них особенно выделяются диполь кривизны Берри и недавно предложенная поляризуемость связи Берри. Эти явления приводят к генерации выпрямляющих напряжений напрямую из внешнего электрического поля. Причём эффекты оказываются присущи самому материалу, а не результатом влияния поверхности или внешних факторов, что делает их особенно устойчивыми и применимыми даже в пределах одного атомного слоя.
Практическое значение открытий выходит далеко за рамки теории. Нелинейные эффекты могут служить инструментом для изучения конверсии электрического тока в спин, что важно для развития спинтроники — одного из самых перспективных направлений в электронике. Кроме того, такие материалы можно использовать для выпрямления радиочастотных сигналов, причём на масштабах, недостижимых для современных технологий. Это открывает дорогу к созданию миниатюрных устройств для сбора энергии и биосенсоров, которые можно будет размещать прямо на микросхемах.
Авторы считают, что их обзор может стать своего рода картой для учёных, работающих над квантовыми электронными компонентами. Ирония в том, что путь к будущей электронике начинается с того, чтобы нарушить правило, которое лежит в её основе уже почти два века.
Учёные поставили под сомнение один из самых фундаментальных законов электроники — закон Ома. В свежем обзоре, опубликованном в журнале Nature Materials, они рассказывают, как в некоторых материалах привычная зависимость между током и напряжением перестаёт работать. Вместо линейного отклика возникают неожиданно сильные квадратичные эффекты.
В центре внимания — материалы, не обладающие инверсной симметрией. Именно в таких системах, как объясняют авторы статьи, начинают проявляться новые физические механизмы, которые порождают нелинейный транспорт. Работа выполнена под руководством Мануэля Суареса-Родригеса в исследовательском центре CIC nanoGUNE в сотрудничестве с коллегами из Центра физики материалов и Международного центра физики в Сан-Себастьяне.
По словам Суареса-Родригеса, за последние пять лет было опубликовано множество отдельных исследований, где наблюдались подобные эффекты. Теперь учёные объединили эти разрозненные данные в общую картину, которую могут использовать специалисты в области физики твёрдого тела и материаловедения.
Соавторы работы показали, что нарушение симметрии в кристаллической структуре материала запускает новые микроскопические процессы. Среди них особенно выделяются диполь кривизны Берри и недавно предложенная поляризуемость связи Берри. Эти явления приводят к генерации выпрямляющих напряжений напрямую из внешнего электрического поля. Причём эффекты оказываются присущи самому материалу, а не результатом влияния поверхности или внешних факторов, что делает их особенно устойчивыми и применимыми даже в пределах одного атомного слоя.
Практическое значение открытий выходит далеко за рамки теории. Нелинейные эффекты могут служить инструментом для изучения конверсии электрического тока в спин, что важно для развития спинтроники — одного из самых перспективных направлений в электронике. Кроме того, такие материалы можно использовать для выпрямления радиочастотных сигналов, причём на масштабах, недостижимых для современных технологий. Это открывает дорогу к созданию миниатюрных устройств для сбора энергии и биосенсоров, которые можно будет размещать прямо на микросхемах.
Авторы считают, что их обзор может стать своего рода картой для учёных, работающих над квантовыми электронными компонентами. Ирония в том, что путь к будущей электронике начинается с того, чтобы нарушить правило, которое лежит в её основе уже почти два века.