Много електронни устройства като телефони, таблети и лаптопи създават голям

Много електронни устройства като телефони, таблети и преносими компютри основават огромен проблем за обществото. Редица специалисти обмислят по какъв начин да ги трансфорат в по-екологични. Макар и към момента на фундаменталното равнище, към този момент е намерено положение на електрона, което би могло да реши това мъчно уравнение. Става въпрос за орбитрониката.

Какво в действителност съставлява орбитроника?

Този изцяло нов дял във физиката би могъл да се изясни най-просто по следния метод. В момента електрониката разчита на обичайни способи за потребление на електронния заряд за запазване и прекачване на информация. Това изисква чести актуализации и даже замяна на устройствата. Така, старите устройства се трансформират в електронни боклуци. Използването на заряд обаче не е най-енергийно ефикасният способ и учените търсят други възможности, които са по-малко нездравословни за околната среда.

Тук на помощ идва спинтрониката.

Това е тип технология, която употребява друго свойство на електроните, наречено „ спин “. Спинът дава на електроните неповторима еднаквост, която откривателите могат да употребяват за шифроване на информация.

Според някои специалисти, може да има още по-добро решение: орбитрониката.

Разликата се крие в така наречен „ орбитален ъглов миг “ (OAM – orbital angular momentum) на електроните. Именно той идва на помощ за предаване на информация. Електроните се движат към ядрото на атома по избрани пътища или „ орбити “ и това придвижване може да се употребява в орбитрониката за запазване и обработка на данни по метод, който може да бъде доста по-ефективен от сегашните електронни устройства.

Изследователи от Института „ Паул Шерер “ (PSI) в Швейцария и институтите „ Макс Планк “ в Германия са разкрили метод да употребяват свойство на електроните точно посредством подобен метод. Резултатът е реализиран благодарение на опити, извършени в Swiss Light Source (SLS), и оповестен в Nature Physics, може да помогне електронните устройства на бъдещето да станат по-екологични.

И до момента в който орбитрониката занапред си прокарва път, електронните боклуци към този момент са международен проблем.

Електронните боклуци се трансфораха в наболял световен проблем, защото бързото повишаване на използването на електронни устройства докара до невиждани количества изхвърлени уреди. По данни на Световната здравна организация (СЗО) годишно се генерират милиони тонове електронни боклуци, огромна част от които съдържат рискови материали като олово, живак и огнезащитни субстанции. Тези субстанции съставляват сериозен риск за здравето и околната среда, когато се обработват погрешно, като постоянно попадат в почвата и водните източници или отделят токсични изпарения при изгаряне.

През 2019 година в международен мащаб са създадени почти 53,6 милиона метрични тона електронни боклуци – число, което съгласно прогнозите единствено ще нараства, защото технологиите не престават да се развиват, а потребителското търсене на нови устройства остава високо.

Все отново орбитрониката регистрира даден прогрес

Докато учените изследват стандартни материали като исполин за орбитроника, в последно време вниманието се насочва към нов клас материали, известни като „ хирални топологични полуметали “. Тези материали имат забавна, усукана атомна конструкция, която естествено ги прави способни да основават модели в орбиталното придвижване на електроните, което е идеално за орбитрониката. Тези специфични материали имат сходна на ДНК серпантина в молекулярния си състав, стимулираща придвижване, което се съгласува по-добре с орбитрониката.

„ Интересното при тези материали е, че не е належащо да се прибавят спомагателни старания или сила, с цел да се основат моделите на орбитално придвижване – те към този момент са вградени в структурата им “, декларира в скорошно изказване Михаел Шулер (Michael Schüler), един от водещите откриватели в изследването от PSI и Университета във Фрибург.

В тези нови материали учените са търсили неповторима характерност, наречена „ монопол на орбиталния ъглов миг “, при който придвижването е отмерено по цялата орбита. Това отмерено придвижване е от голяма важност, защото значи, че информацията евентуално може да тече във всяка посока в границите на устройството, което го прави доста универсално за бъдещите технологии. Тези монополи обаче са единствено доктрина. Никой не ги беше виждал в опити – до момента.

Откриване на монополите

За да наблюдава тези монополи, изследователският екип употребява комплицирана техника, наречена кръгообразен дихроизъм в ъглово позволена фотоемисионна спектроскопия (CD-ARPES). Този способ употребява специфичен тип светлина (кръгово поляризирани рентгенови лъчи), която взаимодейства с даден материал, като изхвърля електроните и разрешава на учените да изследват тяхното държание.

Макар че тази техника съществува от много време, сред показаното от опитите и теоретичните прогнози се е следило разминаване.

„ Естественото съмнение бе, че в случай че употребявате кръгово поляризирана светлина, мерите непосредствено орбиталното придвижване на електроните “, изяснява Шюлер. „ Но нашето проучване демонстрира, че това не е толкоз просто. Данните са по-сложни, в сравнение с в началото смятахме. “

Екипът подхваща спомагателна стъпка в опитите си, като трансформира силата на употребяваната светлина. Те откриват, че сигналът не просто отразява директно орбиталното придвижване. Вместо това той се е въртял към монополите по предсказуем модел. Това най-сетне дава доказателствата, от които се нуждаят, с цел да потвърдят съществуването на тези монополи.

Чрез отключването на този прикрит капацитет учените проправят пътя към бъдеще, в което нашите електронни устройства са освен по-мощни, само че и не толкоз нездравословни за нашата планета.

Източник: Offnews.