எங்கள் ஆய்வில் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்ட ஒளி-தூண்டப்பட்ட ஃபெரோஎலக்ட்ரிக்-டு-பாராஎலக்ட்ரிக் கட்ட மாற்றத்தின் ஓவியம், இது திட-நிலை குளிர்பதன நோக்கங்களுக்காக (எ.கா., CPUகளின் குளிரூட்டல்) பயன்படுத்தப்படலாம் என்பதைக் காட்டியுள்ளோம். கடன்: ரூராலி மற்றும் பலர்.
திட-நிலை குளிரூட்டல் என்பது ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய மாற்று குளிரூட்டும் நுட்பமாகும், இது வழக்கமான குளிர்பதன அமைப்புகள் போன்ற வாயுக்கள் அல்லது திரவங்களின் பயன்பாட்டை நம்பாது, மாறாக திடப்பொருட்களின் பண்புகளை குளிரூட்டுவதற்கு பயன்படுத்துகிறது. இந்த மாற்று குளிரூட்டும் அணுகுமுறையானது அதிக ஆற்றல் திறன் கொண்டதாக இருக்கும் மற்றும் கிரீன்ஹவுஸ் வாயுக்களை காற்றில் வெளியிடாமல் பொருட்களை குளிரூட்ட உதவும்.
அவற்றின் திறன் இருந்தபோதிலும், வழக்கமான கலோரிக் விளைவுகள் நிஜ-உலக குளிர்பதன சாதனங்களில் திறம்பட செயல்படுத்த கடினமாக இருப்பதாக கண்டறியப்பட்டுள்ளது. ஏனென்றால், அவை வெப்பநிலையின் குறுகிய வரம்பிற்குள் மட்டுமே கணிசமானவை மற்றும் அதன் விளைவாக வரும் குளிரூட்டும் அமைப்புகளின் சாத்தியக்கூறுகளை கட்டுப்படுத்தும் குறிப்பிட்ட தேவைகள் உள்ளன.
Institut de Ciència de Materials de Barcelona மற்றும் Universitat Politècnica de Catalunya ஆகியவற்றின் ஆராய்ச்சியாளர்கள், தற்போதுள்ள திட-நிலை குளிரூட்டும் அமைப்புகளின் வரம்புகளை கடப்பதற்கான சாத்தியமான தீர்வை சமீபத்தில் முன்மொழிந்தனர். அவர்களின் கட்டுரை, வெளியிடப்பட்டது உடல் மதிப்பாய்வு கடிதங்கள்சில ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் பெரோவ்ஸ்கைட்டுகள் ராட்சத ஒளிமின்னழுத்த (பிசி) விளைவுகளை வெளிப்படுத்தக்கூடும் என்று கோட்பாட்டளவில் நிரூபிக்கிறது, இது வழக்கமான கலோரிக் விளைவுகளை விட மிகவும் பரந்த அளவிலான வெப்பநிலையில் நீடிக்கிறது.
“எங்கள் உத்வேகம் இரண்டு வெவ்வேறு ஆதாரங்களில் இருந்து வந்தது,” Claudio Cazorla, காகிதத்தின் இணை ஆசிரியர் Phys.org இடம் கூறினார். “ஒருபுறம், ஃபெரோஎலக்ட்ரிக்ஸில் ஒளியைப் பிரகாசிப்பதன் மூலம் கட்ட மாற்றங்களைத் தூண்டுவதற்கான சாத்தியக்கூறுகளை நாங்கள் அறிந்திருந்தோம், மேலும் புதிய வெப்ப சுவிட்ச் வழிமுறைகளை முன்மொழிவதற்கான இந்த யோசனையை ஏற்கனவே ஆராய்ந்தோம். மறுபுறம், திட-நிலை குளிரூட்டலில் எங்களுக்கு ஆர்வம் இருந்தது. சுற்றுச்சூழலுக்கு தீங்கு விளைவிக்கும் வாயுக்களின் சுருக்க/டிகம்ப்ரஷன் சுழற்சிகளின் அடிப்படையில் தற்போதைய குளிர்பதன தொழில்நுட்பங்களை மாற்றுவதற்கு உறுதியளிக்கும் கலோரிக் பொருட்கள்.”
திட-நிலை குளிரூட்டலை உணர பொதுவாக பயன்படுத்தப்படும் கலோரிக் பொருட்கள் வெளிப்புற புலங்களின் கீழ் நிலை மாற்றங்களுக்கு உட்படுகின்றன. இந்த மாற்றங்கள் இந்த பொருட்களின் என்ட்ரோபியை மாற்றுகின்றன மற்றும் குளிரூட்டல் மற்றும் வெப்ப உந்தியைத் தூண்டுவதற்கு அந்நியப்படுத்தப்படலாம்.
ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் மற்றும் கலோரிக் பொருட்களின் மீதான அவர்களின் ஆர்வத்திலிருந்து, காசோர்லாவும் அவரது சகாக்களும் ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் பொருட்களில் பிசி விளைவுகளின் சாத்தியமான இருப்பை ஆராயத் தொடங்கினர், இது அடிப்படையில் ஒளி கதிர்வீச்சு மூலம் திட-நிலை குளிரூட்டலை செயல்படுத்துகிறது. அவர்களின் சமீபத்திய ஆய்வின் முதன்மை நோக்கம், இந்த பிசி விளைவுகளை கோட்பாட்டளவில் வகைப்படுத்துவது மற்றும் குளிர்பதன அமைப்புகளின் வளர்ச்சிக்கு அவை நடைமுறை ஆர்வமாக இருக்க முடியுமா என்பதை தீர்மானிப்பதாகும்.
“ஒளியுடன் கூடிய ஃபெரோ எலக்ட்ரிக்ஸில் கட்ட மாற்றங்களைத் தூண்டும் யோசனை சில காலமாக இருந்தாலும், 2021 இல் ஒரு பட்டறையில் நான் தோராயமாக அதைப் பயன்படுத்தினேன்,” என்று காகிதத்தின் இணை ஆசிரியரான ரிக்கார்டோ ரூராலி Phys.org இடம் கூறினார்.
“இது உடனடியாக என் கவனத்தை ஈர்த்தது, ஏனெனில் இது ஒரு வெப்ப சுவிட்சை (எனது முக்கிய 'ஆராய்ச்சி வணிகம்') வடிவமைக்கப் பயன்படும் என்று நான் நினைத்தேன், அங்கு ஒளி உறிஞ்சுதலின் மூலம் ஒருவர் அதிக மற்றும் குறைந்த வெப்ப கடத்துத்திறன் நிலையை முன்னும் பின்னுமாக பயணிக்க முடியும், அதிர்ஷ்டவசமாக, கிளாடியோ அதே ஒளி-தூண்டப்பட்ட கட்ட மாற்றம் என்ட்ரோபியில் ஒரு பெரிய மாற்றத்துடன் இருப்பதை காசோர்லா உணர்ந்தார், எனவே இது மிகவும் திறமையான பிசி சுழற்சியை வடிவமைக்கப் பயன்படுகிறது, இது நாம் முன்பு முன்மொழிந்த வெப்ப சுவிட்சைப் பெரிதும் விஞ்சிவிடும்.”
பிசி விளைவுகள் மற்ற கலோரிக் விளைவுகளை விட பல்வேறு நன்மைகளைக் கொண்டிருக்கலாம், அதாவது காந்தவியல், எலக்ட்ரோகலோரிக் மற்றும் மெக்கானோகலோரிக் விளைவுகள். மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கது பிசி விளைவுகள் கணிசமானவை மற்றும் மிகவும் பரந்த வெப்பநிலை வரம்பில் பயன்படுத்தப்படலாம்.
ஒளிக்கலோரிக் விளைவுகளின் அடிப்படையிலான இயற்பியல் பொறிமுறையின் ஓவியம். ஒளியை உறிஞ்சியவுடன், ஃபெரோஎலக்ட்ரிக்கில் உள்ள சில எலக்ட்ரான்கள் கடத்தல் பட்டைக்கு உயர்த்தப்படுகின்றன, அங்கு அவை ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் துருவமுனைப்பை நீக்கி திரையிடுகின்றன, இதனால் துருவமற்ற கட்டத்தின் தோற்றத்தைத் தூண்டுகிறது. கடன்: ரூராலி மற்றும் பலர்.
உண்மையில், குழுவின் தாளில் கோடிட்டுக் காட்டப்பட்டுள்ள விளைவுகள் 100K வரிசையின் பரந்த வெப்பநிலை இடைவெளியில் பெரியதாக இருக்கும் என்று கோட்பாட்டளவில் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது. இதற்கு நேர்மாறாக, வழக்கமான கலோரிக் விளைவுகள் 10K வரிசையின் குறுகிய வெப்பநிலை இடைவெளியில் மட்டுமே செயல்படும்.
“ஒளி-தூண்டப்பட்ட பிசி விளைவு வேலை செய்வதற்கான நிபந்தனை என்னவென்றால், சிஸ்டம் ஒரு ஃபெரோஎலக்ட்ரிக்கில் இருந்து பாராஎலக்ட்ரிக் நிலைக்கு மாறுகிறது, அதாவது, ஒளியை உறிஞ்சும் போது அது தன்னிச்சையான மின்சார துருவமுனைப்பை இழக்கிறது” என்று காசோர்லா விளக்கினார். “எனவே, பிசி விளைவுகளைக் காணக்கூடிய வெப்பநிலை இடைவெளியானது, பொருள் ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் வெப்பநிலை வரம்புடன் பொருந்துகிறது, இது பல நூறு டிகிரி கெல்வின் அளவுக்கு இருக்கலாம்.”
அவர்களின் தாளில், காசோர்லா, ரூராலி மற்றும் அவர்களது சகாக்கள் சில ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் பொருட்களில் பிசி விளைவுகள் இருப்பதைக் கணித்துள்ளனர். குறிப்பிடத்தக்க வகையில், இந்த விளைவுகள் ஒரு சில துருவப் பொருட்களில் மட்டுமே ஏற்படும் என்று அனுமானிக்கப்படுகிறது, ஆர்க்கிட்டிபால் ஃபெரோ எலக்ட்ரிக்ஸ் BaTiO உட்பட.3 மற்றும் KNbO3.
“உண்மையைத் தூண்டும் புலம் [for] பிசி எஃபெக்ட்ஸ் என்பது ஒளியை உறிஞ்சுவது என்பது ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் பொருளின் மேற்பரப்பில் மின்முனைகளை டெபாசிட் செய்ய வேண்டிய அவசியமில்லை என்பதைக் குறிக்கிறது” என்று கஸோர்லா கூறினார். “இது தொடர்புடைய நடைமுறை அமைப்பின் வடிவமைப்பு மற்றும் உற்பத்தியை பெரிதும் எளிதாக்கும். கூடுதலாக, பிசி விளைவுகள் மினியேட்டரைசேஷனுக்கு மிகவும் பொருத்தமானவை, ஏனெனில் ஒளியின் தேவையான மூலத்தை லேசர்கள் மூலம் அடையலாம்.”
இந்த சமீபத்திய தாளில் கோட்பாட்டளவில் நிரூபிக்கப்பட்ட பிசி விளைவுகள் விரைவில் மேலும் ஆய்வு செய்யப்பட்டு சோதனை ரீதியாக ஆராயப்படலாம். Cazorla, Rurali மற்றும் அவர்களது சகாக்கள், இந்த விளைவுகள் குறிப்பாக மத்திய செயலாக்க அலகுகள் (CPU கள்) மற்றும் பிற சுற்று கூறுகளின் குளிர்பதனம் போன்ற நுண்ணிய அளவிலான குளிர்விக்கும் பயன்பாடுகளுக்கு மிகவும் பொருத்தமானதாக இருக்கும் என்று பரிந்துரைக்கின்றனர்.
மேலும், இந்த விளைவுகள் அறை வெப்பநிலையிலிருந்து முழுமையான பூஜ்ஜியம் வரையிலான பரந்த வெப்பநிலை இடைவெளிகளில் தொடரும் என்று அனுமானிக்கப்படுவதால், அவை கிரையோஜெனிக் குளிரூட்டலை (அதாவது, மிகக் குறைந்த வெப்பநிலை வரை) அடைய பயன்படுத்தப்படலாம். கிரையோஜெனிக் குளிரூட்டல் குவாண்டம் தொழில்நுட்பங்களை உணர மிகவும் மதிப்புமிக்கதாக இருக்கும்.
“இந்த நேரத்தில், திட-நிலை குளிரூட்டும் பயன்பாடுகளுக்கான சாத்தியக்கூறுகளுடன் ஒளி-தூண்டப்பட்ட கட்ட மாற்றங்களை வெளிப்படுத்தக்கூடிய ஃபெரோஎலக்ட்ரிக்ஸ் தவிர வேறு பொருட்களின் குடும்பங்களை நாங்கள் ஆராய்ந்து வருகிறோம்,” என்று காசோர்லா கூறினார். உண்மையான பயன்பாடுகளில் (எ.கா., இரு பரிமாண பொருட்கள் மற்றும் மெல்லிய படங்கள்).”
Cazorla, Rurali மற்றும் அவர்களது சகாக்கள் இப்போது அவர்கள் கோட்பாடு செய்த PC விளைவுகளின் திறனை மேலும் மதிப்பிடுவதை நோக்கமாகக் கொண்டு மேலும் ஆய்வுகளை மேற்கொண்டு வருகின்றனர், அதே நேரத்தில் அவற்றை நிஜ-உலகப் பயன்பாடுகளில் மேம்படுத்துவதற்கான சாத்தியமான உத்திகளையும் கருத்தில் கொள்கின்றனர். அவர்களின் ஆய்வு இந்த விளைவுகளையும் திட-நிலை குளிரூட்டலை மேம்படுத்துவதற்கான திறனையும் ஆராய மற்ற குழுக்களை ஊக்குவிக்கும்.
“புகைப்படத் தூண்டப்பட்ட சார்ஜ் மற்ற கட்டணங்கள் கட்டளையிடப்பட்ட மாநிலங்களை லட்டு அமைப்புடன் அடக்க முடியும் என்பதை நாங்கள் உணர்ந்தோம்,” என்று ரூராலி மேலும் கூறினார். “தற்போது, சார்ஜ் அடர்த்தி அலைகளை (CDW) கொண்டிருக்கும் 2D பொருட்களை நாங்கள் ஆராய்ந்து வருகிறோம். அவை குறிப்பாக நம்பிக்கையளிக்கின்றன, ஏனெனில் அவற்றின் பரிமாணத்தின் காரணமாக, அவை ஒளியை திறம்பட உறிஞ்சுவதற்கு மிகவும் பொருத்தமானதாகத் தெரிகிறது.”
மேலும் தகவல்:
ரிக்கார்டோ ரூராலி மற்றும் பலர், ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் பெரோவ்ஸ்கைட்டுகளில் ஒரு பெரிய வெப்பநிலை வரம்பில் மாபெரும் ஒளிக்கலரி விளைவுகள், உடல் மதிப்பாய்வு கடிதங்கள் (2024) DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.116401. அன்று arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2404.05562
© 2024 அறிவியல் X நெட்வொர்க்
மேற்கோள்: ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் பெரோவ்ஸ்கைட்டுகளில் (2024, அக்டோபர் 10) மாபெரும் ஒளிக்கலரி விளைவுகள் இருப்பதை கோட்பாட்டு ஆய்வு விளக்குகிறது.
இந்த ஆவணம் பதிப்புரிமைக்கு உட்பட்டது. தனிப்பட்ட ஆய்வு அல்லது ஆராய்ச்சி நோக்கத்திற்காக எந்தவொரு நியாயமான டீலிங் தவிர, எழுத்துப்பூர்வ அனுமதியின்றி எந்தப் பகுதியையும் மீண்டும் உருவாக்க முடியாது. உள்ளடக்கம் தகவல் நோக்கங்களுக்காக மட்டுமே வழங்கப்படுகிறது.