Mga Kakaibang Tampok Na Pinapagana ang Mga Application ng Mundo Mundo

Sa isang bagong larangan ng mga materyales, ang mag-aaral ng PhD na si Thanh Nguyen ay gumagamit ng mga neutron upang maghanap ng mga kakaibang katangian na maaaring makapangyarihan sa mga aplikasyon sa totoong mundo.

Si Thanh Nguyen ay nasa ugali ng pagbawas ng mga hadlang. Gumawa ng halimbawa ng mga wika: Si Nguyen, isang kandidato ng doktor na pangatlong taon sa nuclear science at engineering (NSE), ay nagsabing nais niyang “kumonekta sa ibang mga tao at kultura” para sa kanyang trabaho at buhay panlipunan, kaya’t natutunan niya ang Vietnamese, French, German at Russian, at ngayon ay MAY Kurso ng Mandarin. Ngunit ang kanyang pagsisikap na mapagtagumpayan ang mga hadlang na ito ay talagang namumukod sa kanyang pagsasaliksik habang sinusubukan niyang buksan ang mga lihim ng isang bago at umuusbong na sangay ng pisika.

“Ang aking tesis ay nakatuon lamang sa neutron na nagkakalat sa mga topological semi-metal, na eksperimento na natuklasan noong 2015,” sabi niya. “Mayroon silang napaka tukoy na mga pag-aari, ngunit dahil ang mga ito ay bago, maraming hindi alam, at ang mga neutron ay nag-aalok ng isang natatanging pananaw upang tuklasin ang kanilang mga pag-aari sa isang bagong antas ng kalinawan.”

Ang mga topological na materyal ay hindi eksaktong umaangkop sa mga tradisyonal na kategorya ng materyal na matatagpuan sa pang-araw-araw na buhay. Una silang naisakatuparan noong 1980s, ngunit noong kalagitnaan ng 2000 ay naging praktikal na may malalim na pag-unawa sa topology na tumatalakay sa mga geometric na bagay na ang mga katangian ay mananatiling pareho kahit na ang mga bagay ay sumailalim sa matinding pagpapapangit. Ang mga mananaliksik ay natagpuan kamakailan lamang sa pang-eksperimentong tuklas na materyales gamit ang mga tool ng physum na kabuuan.

Ang mga topological semi-metal, na nagbabahagi ng mga katangian ng parehong mga metal at semiconductor, ay partikular na interesado kay Nguyen sa larangang ito. “Nag-aalok ang mga ito ng isang mataas na antas ng thermal at electrical conductivity at likas na katatagan, na ginagawang microelectronics, mga transformer ng enerhiya at computing ng kabuuan, “sabi ni.

Na-intriga ng mga posibilidad na maaaring magmula sa naturang “hindi kinaugalian na pisika”, sumusunod si Nguyen sa dalawang magkakaugnay ngunit magkakaibang mga lugar ng pagsasaliksik: “Sa isang banda, sinisikap kong kilalanin at pagkatapos ay synthesize ng mga bago, buo na topological semi-metal, sa kabilang banda, upang makilala ang pangunahing mga bagong pisika na may mga neutron at Gusto kong mag-disenyo ng mga aparato. “

MIT Thanh Nguyen

“Ang aking layunin ay upang lumikha ng programmable artipisyal na nakabalangkas na topological na materyales na maaaring direktang ipatupad bilang isang kabuuan ng computer,” sabi ni Thanh Nguyen. Kredito: Gretchen Ertl

Sa isang mabilis na track sa pagsasaliksik

Ang pagkamit ng mga layuning ito sa susunod na ilang taon ay maaaring mukhang mahirap. Ngunit sa MIT, kinuha ni Nguyen ang bawat pagkakataon na mag-eksperimento sa mga topological na materyales sa isang malaking sukat at makabisado sa mga tukoy na diskarte na kinakailangan upang makakuha ng mga resulta. Sa ilalim ng patnubay ng kanyang tagapayo na si Mingda Li, Norman C Rasmussen Assistant Professor sa NSE at executive director ng Quantum Matter Group, nakapag-dive si Nguyen sa mahalagang pananaliksik bago pa man pumasok sa campus.

“Ang tag-araw bago ako sumali sa pangkat, ipinadala ako ni Mingda sa Argonne National Laboratory para sa isang nakakaaliw na eksperimento na gumamit ng sinchrotron X-ray na pagsabog upang makilala ang mga topological na materyal,” sabi ni Nguyen. “Ang pag-aaral ng mga diskarte ay nabighani sa akin sa lugar na ito at sinimulan kong makita ang aking hinaharap.”

Sumali siya sa apat na pag-aaral sa unang dalawang taon ng kanyang kolehiyo at nagsilbi bilang pangunahing may-akda para sa tatlong mga artikulo sa journal. Sa isang kilalang proyekto na inihayag nang mas maaga sa taong ito Mga Sulat sa Physical Review, Nguyen at iba pang mga mananaliksik ng Quantum Matter Group ay nagpakita, sa pamamagitan ng mga eksperimento sa tatlong pambansang mga laboratoryo, hindi inaasahang mga kaganapan na kinasasangkutan ng paraan ng paglipat ng mga electron sa pamamagitan ng isang topological semi-metal, tantalum phosphite (TaP).

“Ang mga materyal na ito natural na makatiis ng kakulangan sa ginhawa tulad ng init at kakulangan sa ginhawa at maaaring magsagawa ng kuryente sa isang matatag na antas,” sabi ni Nguyen. “Sa mga matatag na pag-aari tulad nito, ang ilang mga materyales ay maaaring gawing mas mahusay na konduktor ang kuryente kaysa sa pinakamahusay na mga riles, at sa ilang mga kaso superconductors – na kung saan ay isang pagpapabuti sa mga kasalukuyang materyal na henerasyon.”

Ang pagtuklas na ito ay magbubukas ng pintuan sa topological quantum computing. Ang kasalukuyang mga system ng computing ng kabuuan, kung saan ang pangunahing mga yunit ng computing ay qubits na gumaganap ng napakabilis na pagkalkula, na nangangailangan lamang ng mga superconducting na materyal na nagpapatakbo sa matinding malamig na mga kondisyon. Ang pagbabago ng temperatura ay maaaring makagambala sa isa sa mga sistemang ito.

“Ang mga tampok na tiyak sa mga materyal tulad ng TaP ay maaaring maging batayan para sa mga qubit sa hinaharap,” sabi ni Nguyen. Tinitingnan nito ang synthesizing TaP at iba pang topological semi-metal (isang proseso na nagsasangkot ng tumpak na paglilinang ng mga istrukturang kristal na ito) at pagkatapos ay nailalarawan ang kanilang mga istruktura at nakakaganyak na mga katangian sa tulong ng neutron at X-ray na teknolohiya na naghahanap ng mga materyal na ito sa antas ng atomic. Paganahin ito upang makilala at ipamahagi ang tamang mga materyales para sa mga tukoy na application.

“Ang aking layunin ay upang lumikha ng programmable artipisyal na nakabalangkas na topological na materyales na maaaring direktang ipatupad bilang isang kabuuan ng computer,” sabi ni Nguyen. “Sa walang katapusang mas mahusay na pamamahala ng thermal, ang mga system at aparato ng kabuuan ng computing na ito ay maaaring patunayan na maging mahusay na mahusay sa enerhiya.”

Physics para sa kapaligiran

Ang kahusayan at benepisyo ng enerhiya ay nag-aalala sa Nguyen sa mahabang panahon. Bilang isang katutubo ng Montreal, Quebec, na may talento sa matematika at pisika at isang taong mahilig sa pagbabago ng klima, inialay niya ang kanyang huling taon ng high school sa pagsasaliksik sa kapaligiran. “Nagtrabaho ako sa isang hakbangin sa Montreal upang mabawasan ang mga isla ng init sa lungsod sa pamamagitan ng paglikha ng mas maraming mga parke ng lungsod,” sabi niya. “Ang pagbabago ng klima ay mahalaga sa akin at nais kong gumawa ng isang epekto.”

Nag-aral siya ng physics sa McGill University. “Nabighani ako sa mga problema sa larangan, ngunit sa parehong oras ay nadama ko na sa wakas mailalapat ko ang natutunan upang makamit ang aking mga layunin ng pagprotekta sa kapaligiran,” sabi niya.

Inilubog ni Nguyen ang kanyang sarili sa iba’t ibang mga lugar ng pisika, kapwa sa mga lektyur at pagsasaliksik. Nagtrabaho siya sa loob ng dalawang taon sa isang lab na may lakas na physics na gumagawa ng mga detector para sa neutrino bilang bahagi ng isang mas malaking pakikipagtulungan na naglalayong patunayan ang Pamantayang Modelo. Sa taglagas ng kanyang huling taon sa McGill, ang interes ni Nguyenen ay bumaling sa mga pagtuon sa puro bagay. “Gustong-gusto ko ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng pisika at kimika sa larangang ito, at lalo na ang pag-ibig sa paggalugad ng mga katanungan sa superconductivity, na tila may maraming mahahalagang aplikasyon,” sabi niya. Sa tagsibol na iyon, nagtrabaho siya sa Chalk River Laboratories ng Ontario, kung saan natutunan niyang makilala ang mga materyales gamit ang neutron spectroscope at iba pang mga tool upang magdagdag ng mga kapaki-pakinabang na kasanayan sa kanyang repertoire sa pagsasaliksik.

Ang mga pang-akademikong at praktikal na karanasan na ito ay nagsilbi upang itulak si Nguyen patungo sa kanyang kasalukuyang edukasyon sa postgraduate. “Nagmungkahi si Mingda Li ng isang kagiliw-giliw na plano sa pagsasaliksik, at bagaman hindi ko masyadong alam ang tungkol sa mga topological na materyal, alam kong natuklasan ito kamakailan at nasasabik akong pumasok sa larangan,” sabi niya.

Lalaking may plano

Na-mapa ni Nguyen ang natitirang mga taon ng kanyang programa sa doktor at mapatunayan nilang maging isang mapaghamong ito. “Ang pagtatrabaho sa mga topological semi-metal ay mahirap,” sabi niya. “Hindi pa namin alam ang pinakamainam na mga kundisyon upang ma-synthesize ang mga ito, at kailangan nating gawin ang mga kristal na ito, na may sukat na micrometers, sa maraming sapat na dami upang payagan ang pagsubok.”

Gamit ang mga tamang materyales sa kamay, inaasahan niyang makabuo ng isang istraktura ng qubit na “hindi masyadong mahina sa pagkalito, mabilis na isulong ang patlang ng computing ng kabuuan kaya’t ang mga kalkulasyon na tumatagal ng taon ngayon ay makakakuha lamang ng minuto o segundo.” “Ang mas mataas na bilis ng computing ay maaaring magkaroon ng napakalaking epekto sa mga isyu tulad ng klima, kalusugan o pananalapi na may mahalagang kahihinatnan para sa lipunan.” “Kung ang kanyang pagsasaliksik sa mga topological na materyal” ay nakikinabang sa planeta o nagpapabuti sa pamumuhay ng mga tao, “sabi ni Nguyen,” Ako ay magiging ganap na masaya. “

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pagkuha ng Impormasyon sa Kasaysayan ng Neanderthal na Populasyon Gamit ang Sinaunang Nuclear DNA Mula sa Mga Ciment Sediment

Gallery sa lugar ng yungib ng mga estatwa sa hilagang Espanya. Kredito: Javier Trueba - Madrid Scientific Films Ang Mitochondrial DNA ng mga archaic...

Kung Paano Maaaring Lumaki ang Iba Pang Mga Karamdaman na Fungi Sa Maliit na Puwang

Ang isang pangkat na pinangunahan ng Tsukuba University ay natagpuan ang isang makabuluhang pagkakaiba na nagpapaliwanag kung bakit ang ilang mga species ng fungi...

Para sa Mga Tatanggap ng Transplant, Isang Pangatlong Dosis ng Bakuna sa COVID Maaaring Mag-alok ng Mas mahusay na Proteksyon

Ipinakita ng mga mananaliksik sa Johns Hopkins Medicine na tatlong dosis ng bakuna laban sa SARS-CoV-2-ang virus na sanhi ng pagtaas ng antas ng...

Ang mga sigla ng usok na nasa daang siglo na napanatili sa niyebe ay nagbubunyag ng isang maalab na nakaraan – at ang hinaharap...

Inisyu ni Harvard John a. Paulson School of Engineering at Applied Science Hunyo 18, 2021 Ang usok mula sa mga wildfires na gawa ng tao...

Inihanda ng NASA ang “Moonikin” na kumander para sa Artemis 1 lunar na misyon

Sa larawang ito, sinusubukan ng mga inhinyero ang isang pagsubok na panginginig ng boses sa upuan ng Orion at ang Chemini Space Center -...

Newsletter

Subscribe to stay updated.