เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย พลังงานสามารถเคลื่อนจากบริเวณที่เย็นกว่าไปยังบริเวณที่ร้อนกว่าได้ แต่กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์นั้นปลอดภัย

เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย กระแสขอบต่อต้านสัญชาตญาณ ระบบรองรับกระแสน้ำข้าม พลังงานสามารถเคลื่อนที่จากบริเวณที่เย็นกว่าไปยังบริเวณที่ร้อนกว่าในวัสดุโดยไม่ละเมิดกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ได้หรือไม่? ใช่ ตามที่นักฟิสิกส์จาก Trinity College Dublin และ Universidad Complutense of Madrid ผู้ค้นพบว่าเอฟเฟกต์ควอนตัมบางครั้งบังคับให้กระแสไหลไปรอบ ๆ ขอบของตัวอย่าง

ในลักษณะที่ตรงกันข้ามกับทิศทางปกติ

ของการไหลของความร้อน “กระแสขอบ” เหล่านี้แข็งแกร่งอย่างน่าทึ่ง และนักฟิสิกส์กล่าวว่าพวกมันสามารถปรากฏอยู่ในกลุ่มของระบบที่กว้างกว่าที่เคยคิดไว้ หากเป็นกรณีนี้ กระแสดังกล่าวอาจถูกใช้เพื่อควบคุมการไหลของความร้อนผ่านโครงสร้างนาโน และช่วยให้ชิปคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์ประหยัดพลังงานมากขึ้นในการรีไซเคิลความร้อนเหลือทิ้ง

กระแสขอบเกิดขึ้นในสิ่งที่เรียกว่าวัสดุทอพอโลยีซึ่งเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติพื้นผิวแตกต่างกันมากกับที่พบในปริมาณมาก พวกมันถูกตั้งชื่อตามโทโพโลยี ซึ่งเป็นสาขา “เรขาคณิตของแผ่นยาง” ของคณิตศาสตร์ โดยถือว่าวัตถุสองชิ้นเท่ากันหรือไม่สำคัญ หากสามารถบิดงอ บิด ยืด หรือหดตัวได้อย่างต่อเนื่อง (แต่ไม่ฉีกขาดหรือขาด) ตัด) ในกรอบนี้ วงกลมจะเทียบเท่ากับวงรี และโดนัทเทียบเท่ากับแก้วกาแฟ เนื่องจากวัตถุคู่นี้สามารถเปลี่ยนรูปเป็นกันและกันได้โดยการยืดออก ในทางตรงกันข้าม โดนัทไม่สามารถเปลี่ยนรูปเป็นลูกบอลได้โดยไม่ฉีกออกเป็นชิ้นๆ เพราะมีรูตรงกลาง นี่คือตัวอย่างของโทโพโลยีที่ “ไม่สำคัญ”

วัสดุเชิงทอพอโลยีแสดงรูปทรงที่คล้ายกันในระดับโมเลกุลในสเปกตรัมพลังงาน แทนที่จะแสดงในพื้นที่ทางกายภาพ สิ่งนี้ทำให้เกิดคุณสมบัติทางกลและทางไฟฟ้าที่ผิดปกติหลายประการ ตัวอย่างเช่น ฉนวนทอพอโลยีไม่ได้นำกระแสไฟฟ้ามาในปริมาณมาก แต่กระแสจะไหลไปตามพื้นผิวของพวกมันผ่านสถานะ “ขอบ” พิเศษ อิเล็กตรอนในสถานะเหล่านี้สามารถเดินทางได้ในทิศทางเดียวเท่านั้น และพวกมันยังชี้นำจุดบกพร่องหรือจุดบกพร่องบนพื้นผิวโดยไม่กระเจิงกลับอีกด้วย เนื่องจากการกระเจิงกลับเป็นกระบวนการหลักในการกระจายพลังงานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ “สถานะที่ได้รับการคุ้มครองทางทอพอโลยี” ดังที่ทราบกันดีอยู่แล้ว อาจเป็นส่วนผสมที่มีประโยชน์ในอุปกรณ์ประหยัดพลังงานรุ่นต่อไป

เอฟเฟกต์ “การลบ”

ในขณะที่นักวิจัยทราบมานานหลายทศวรรษแล้วว่ากระแสขอบที่แข็งแกร่งมีอยู่ในระบบทอพอโลยีที่ไม่สำคัญ สมาชิกในทีมMark Mitchison จาก โรงเรียนฟิสิกส์ของ Trinity Collegeกล่าวว่าพวกเขาไม่ได้คาดหวังว่าจะสังเกตเห็นกระแสดังกล่าวในกระแสทอพอโลยีเล็กน้อย เขาและเพื่อนร่วมงานค้นพบว่ากระแสต่อต้านสัญชาตญาณจะปรากฏขึ้นหากระบบอยู่ภายใต้การไล่ระดับอุณหภูมิ นั่นคือถ้าปลายด้านหนึ่งร้อนกว่าอีกด้านหนึ่ง ในงานของพวกเขา 

พวกเขาทำได้โดยเชื่อมต่อปลายแต่ละด้านของตัวอย่างสมมติกับสิ่งที่เรียกว่าเรขาคณิตของแท่งควอนตัมฮอลล์กับแหล่งเก็บความร้อนสองแห่งที่อุณหภูมิต่างกัน และจำลองสิ่งที่เกิดขึ้นโดยใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ แถบควอนตัมฮอลล์มักใช้ในการทดลองและประกอบด้วยก๊าซอิเล็กตรอนสองมิติ (แบบจำลองทางวิทยาศาสตร์ที่ใช้ในฟิสิกส์โซลิดสเตต) ที่สัมผัสด้วยอิเล็กโทรดหกตัว การตั้งค่านี้สามารถใช้เพื่อวัดลักษณะการขนส่งของก๊าซ

แองเจิล ริวาส สมาชิกในทีมกล่าวว่า “เราประหลาดใจมากที่พบว่ากระแสน้ำที่ขอบยังคงนิ่ง หมายความว่าหนึ่งในนั้นวิ่งสวนทางกับทิศทางการไหลของความร้อนตามธรรมชาติ” แองเจิล ริวาส สมาชิกในทีม กล่าว

เพื่อให้ปริศนานี้กระจ่างขึ้น และเหตุใดจึงไม่ขัดต่อกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ นักฟิสิกส์จึงพิจารณาถึงแบบจำลองทั่วไปที่สนับสนุนสองขั้นตอนที่แตกต่างกันมาก: เฟสฉนวนทอพอโลยีและเฟสฉนวนแถบ “เล็กน้อย” พวกเขาพบว่าในขณะที่กระแสไหลไปในทิศทางตรงกันข้ามกับความคาดหวังของพวกเขาที่ขอบ การถ่ายเทความร้อนโดยรวมมักจะมาจากความร้อนไปยังอ่างเก็บน้ำเย็น 

ซึ่งหมายความว่ากฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์จะไม่ถูกละเมิด

“เราอธิบายสิ่งนี้ด้วยเอฟเฟกต์ ‘การลบล้าง’” สมาชิกในทีมMiguel Angel Martin-DelgadoบอกกับPhysics World “ที่นี่ กระแสน้ำที่ไหลเวียนจะตัดกันเป็นกลุ่ม แต่เพิ่มอย่างสร้างสรรค์ที่ขอบ ทำให้เกิดรูปแบบกระแสตรงข้ามที่เราสังเกตได้”

แอปพลิเคชั่นการจัดการความร้อน ในขณะที่ทีมดับลิน-มาดริดมุ่งเน้นไปที่แบบจำลองทางทฤษฎีโดยเฉพาะ สมาชิกกล่าวว่าปรากฏการณ์นี้เป็นเรื่องทั่วไปและโดยหลักการแล้วอาจเกิดขึ้นในวัสดุประเภทกว้างๆ Rivas ตั้งข้อสังเกตว่าแม้ว่าผลลัพธ์ของทีมจะเป็นตามทฤษฎี 

แต่เขาคาดว่าการค้นพบนี้จะเป็นประโยชน์ในการควบคุมความร้อนผ่านโครงสร้างขนาดเล็ก “การจัดการความร้อนที่ระดับนาโนมีการใช้งานที่มีประโยชน์มากมาย เช่น การออกแบบชิปคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์ที่ประหยัดพลังงานมากขึ้นเพื่อนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่” เขากล่าว Supercurrent ไปที่ขอบ

นักวิจัยกล่าวว่าตอนนี้พวกเขาจะศึกษารูปทรงอื่นๆ นอกเหนือจากโครงสร้าง 2 มิติ “เราได้แสดงให้เห็นแล้วในการพิมพ์ล่วงหน้าเมื่อเร็วๆ นี้ว่ากระแสไขว้สามารถมีอยู่ในระบบ 3 มิติ ซึ่งหมายความว่ากระแสจะไหลจากความเย็นไปสู่ความร้อนทั่วทั้งพื้นผิว 2 มิติ แทนที่จะเป็นเพียงเส้น 1 มิติ” Martin-Delgado อธิบาย “แต่เราสามารถคิดเพิ่มเติมและคาดเดาเกี่ยวกับมิติที่สูงกว่าได้ ตัวอย่างเช่น; ลูกบาศก์ 4 มิติซึ่งจะมีลูกบาศก์ 3 มิติเป็นหนึ่งในขอบเขตของมัน ดังนั้น เห็นได้ชัดว่ากฎข้อที่สองอาจถูกละเมิดในโลก 3 มิติที่เป็นขอบเขตของระบบ 4 มิติ”

เขายอมรับซึ่งอาจฟังดูไม่สมจริง แต่ระบบดังกล่าวได้เกิดขึ้นแล้วในห้องปฏิบัติการโดยใช้เครื่องจำลองควอนตัมที่ออกแบบมาให้มี “มิติสังเคราะห์” “การหาวิธีที่ผลลัพธ์ของเราสามารถนำไปใช้ในการทดลองในเครื่องจำลองดังกล่าวเป็นเป้าหมายสำคัญอีกประการหนึ่งสำหรับการวิจัยในอนาคตของเรา” เขากล่าวสรุป

ไดโอดทั่วไปมีการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงการแปลงกระแสสลับเป็นกระแสตรง การแยกสัญญาณวิทยุ และส่วนประกอบภายในลอจิกเกต พวกเขามักจะทำจากทางแยก ap–n; นั่นคือจากชิ้นส่วนของซิลิกอนเจือบวกและลบเข้าด้วยกัน ด้วย “รู” ส่วนเกินบางส่วน (บริเวณที่มีประจุบวก) และอิเล็กตรอนรวมกัน บริเวณรอบ ๆ รอยต่อจะกลายเป็นฉนวน เช่น ซิลิกอนที่ไม่ผ่านการเจือปน ผลที่ได้คืออุปกรณ์ที่นำไฟฟ้าในทิศทางเดียวเท่านั้นเมื่อขั้วลบของแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับบริเวณประเภท n เพื่อให้อิเล็กตรอนถูกผลักเข้าไปในบริเวณประเภท เว็บสล็อต , สล็อตแตกง่าย