为了正常的体验网站,请在浏览器设置里面开启Javascript功能!

科学家提出声子理论 未来电脑或不需电流 科学家试制新

2018-10-03 4页 doc 16KB 13阅读

用户头像

is_597436

暂无简介

举报
科学家提出声子理论 未来电脑或不需电流 科学家试制新科学家提出声子理论 未来电脑或不需电流 科学家试制新 科学家提出声子理论 未来电脑或不需 电流 科学家试制新 科学家提出声子理论未来电脑或不需电流科学家试制新型"激声"放大器2011-04-22 11:18新加坡消息:新加坡科学家发现,在晶体中传递热的振动也可用来传播和处理信息,他们由此提出基于热和"声子"来设计新一代电脑的理论。 科学家提出声子理论未来电脑或不需电流新加坡《联合早报》二日报道,现在广泛使用的电脑是使用能控制电流的微电子元件来处理和传播信息的。除了电子,光子也可以传播和处理信息,以光子作为信息载体的新兴光...
科学家提出声子理论 未来电脑或不需电流 科学家试制新
科学家提出声子理论 未来电脑或不需电流 科学家试制新 科学家提出声子理论 未来电脑或不需 电流 科学家试制新 科学家提出声子理论未来电脑或不需电流科学家试制新型"激声"放大器2011-04-22 11:18新加坡消息:新加坡科学家发现,在晶体中传递热的振动也可用来传播和处理信息,他们由此提出基于热和"声子"来设计新一代电脑的理论。 科学家提出声子理论未来电脑或不需电流新加坡《联合早报》二日报道,现在广泛使用的电脑是使用能控制电流的微电子元件来处理和传播信息的。除了电子,光子也可以传播和处理信息,以光子作为信息载体的新兴光子学工业和光子电脑已开始成形。 新加坡国立大学物理系教授李保文博士和王雷博士发现幷证明,在晶体中传递热的振动也可用来传播和处理信息,这种振动称为"声子"。他们也掌握了声子或热的传递,在理论上确立了热二极管、热晶体管和热逻辑门,而热二极管、热晶体管和热逻辑门是电脑处理信息所需要的元件。 人类由此很可能迎来以热为基础的"声子学"和"声子电脑"。 在热二极管、热晶体管和热逻辑门中,信息仍然是以"0"和"1"来表示,"0"表示低温,"1"表示高温,信息的处理通过改变温度来控制。李保文和王雷通过研究证明,可以用热晶体管实现"与"、"或"、"非"等热逻辑门。这一研究成果已在美国《物理评论通讯》杂志上发表。 两位科学家称,"声子计算机"如能研制成功,那么其中主要流通的将不再是电,而是"声子"或热。它不会像目前基于电的计算机那样大量发热,甚至还有可能从环境中吸取热。 他们认为,相关研究还会为更有效利用热能带来新希望。如果能按照热二极管原理设计一种新的隔热材料,就可以减少汽车或建筑物与外在环境的热交换,从而降低车内或室内的空调能耗。 德国奥格斯堡大学物理系教授彼得 亨吉博士在回答《联合早报》询问的电邮中高度赞赏和肯定李保文等的研究工作。 他说:"控制热流和把热转换成有益电脑的运作,是科学领域最轰动的大事,而且其重要性正在显著地上升。在这个领域里,国大李教授和其研究团队是众人注目的焦点。" 存在弹性波带隙、弹性常数及密度周期分布的材料或结构被称为声子晶体(Phononic Crystals)。声子晶体的概念是类比光子晶体的概念提出来的。 弹性波在声子晶体中传播时,受其内部周期结构的作用,形成特殊的色散关系(能带结构),色散关系曲线之间的频率范围称为带隙。图1为二维声子晶体的能带结构,图中阴影所示为带隙。 理论上,带隙频率范围的弹性波传播被抑制,而其它频率范围(通带)的弹性波将在色散关系的作用下无损耗地传播。当声子晶体的周期结构存在缺陷时,带隙频率范围内的弹性波将被局域在缺陷处,或沿缺陷传播。因此,声子晶体可用于控制弹性波的传播,在新型声学器件、减振降噪领域具有广阔的应用前景。 在声子晶体中,与弹性波传播相关的密度和弹性常数不同的材料按结构周期性复合在一起,分布在格点上相互不连通的材料称为散射体,连通为一体的背景介质材料称为基体。声子晶体按其周期结构的维数可分为一维、二维和三维,其典型结构图2所示,图中的点线表示在周期方向的延拓,(a)为一维结构,(b)和(c)分别为二维及三维结构。 理想的声子晶体模型一般认为在非周期方向上具有无限尺寸,这种假设只有在波长远小于非周期方向尺寸时才合理。由于固体中弹性波传播速度较快,实际工程中广泛应用的梁、板等结构均不能满足这一条件,因此,研究非周期方向上为有限尺寸的周期结构更有实际意义。为了区别于一维、二维理想声子晶体,可将这类周期结构称为声子晶体结构。图3给出了典型的声子晶体梁板类结构图。(a)为材料尺寸及截面尺寸均周期变化的声子晶体梁结构;(b)为声子晶体薄板结构。研究表明,声子晶体梁板类结构同样具有带隙特性。 详见网站pbg.nudt.edu.cn 科技日报讯(记者常丽君)据美国物理学家组织网9月8日(北京时间)报道,在今年庆贺激光诞生50周年之际,科学家正在研究一种新型的相干声束放大器,其利用的是声而不是光。科学家最近对此进行了演示,在一种超冷原子气体中,声子也能在同一方向共同激发,就和光子受激发射相似,因此这种装置也被称为"激声器"。 声子激发理论是2009年由马克斯?普朗克研究院和加州理工学院的一个科研小组首次提出的,目前尚处于较新的研究领域。其理论认为,声子是振动能量的最小独立单位,也能像光子那样,通过激发产生高度相干的声波束,尤其是高频超声波。他们首次描述了一个镁离子在电磁势阱中被冷冻到大约1/1000开氏温度,能生成单个离子的受激声子。但是单个声子的受激放大和一个光子还有区别,声子频率由单原子振动的频率所决定而不是和集体振动相一致。 在新研究中,葡萄牙里斯本高等技术学院的J.T.曼登卡与合作团队把单离子声子激发的概念,扩展到一个大的原子整体。为了做到这一点,他们演示了超冷原子气体整合声子激发。与单离子的情况相比,这里的声子频率由气态原子的内部振动所决定,和光子的频率是由光腔内部的振动所决定一样。 无论相干电磁波,还是相干声波,最大的困难来自选择系统、频率范围等方面。曼登卡说,该研究中的困难是要模仿光波受激放大发射的机制,但产生的是声子,而不是光子。即通过精确控制超冷原子系统,使其能完全按照激光发射的机制来发射相干声子。 新方法将气体限定在磁光陷阱中,通过3个物理过程产生激态声子。首先,一束红失谐激光将原子气体冷却到超冷温度;然后用一束蓝失谐光振动超冷原体气体,生成一束不可见光,最后使原子形成声子相干发射,此后衰变到低能级状态。研究人员指出,最后形成的声波能以机械或电磁的方式与外部世界连接,系统只是提供一种相干发射源。 关于给声子激发命名,科学家先是沿袭"镭射(laser)"之名使用了"声射(saser)",即声音受激放大发射。但曼登卡认为使用"激声(phaser)"更准确, 它强调了声子的量子特性而不是声音,也暗示了其发射过程类似于光子受激发射。 高相干超声波束的一个可能用途是,在X光断层摄影术方面,能极大地提高图像的解析度。曼登卡说:"激光刚开发出来时,仅被当做一种不能解决任何问题的发明。所以,对于激声,我们现在担心的只是基础科学方面的问题,而不是应用问题。" 总编辑圈点 声子的确不是真实粒子,可"激声器"雏形今已真实存在。1930年,苏联物理学家塔姆率先提出声子构想,它是晶格振动的简正模能量量子。如果说光子是与电磁辐射对应的电磁场量子,那么声子便是对应于弹性波的量子。虽然声子 伴随"我们整整80年,但提出声子激发理论不过是去年的事情。应该说,如已" 此迅速地从理论走向实践,是这项研究的一大亮点。就其应用前景而言,我们不 激声"至少抱有同样乐观的期待。 妨以激光为参照,对"
/
本文档为【科学家提出声子理论 未来电脑或不需电流 科学家试制新】,请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑, 图片更改请在作品中右键图片并更换,文字修改请直接点击文字进行修改,也可以新增和删除文档中的内容。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生,若发现您的权利被侵害,请联系客服邮件isharekefu@iask.cn,我们尽快处理。 本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用。 网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。

历史搜索

    清空历史搜索