นักวิจัยจากสถาบัน ในสวิตเซอร์แลนด์และห้องปฏิบัติการแห่งชาติ ในสหรัฐอเมริกาได้ใช้เทคนิค X-ray ขั้นสูงเพื่อศึกษาคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนของโลหะที่เรียกว่าความสัมพันธ์กันเป็นครั้งแรก การค้นพบของพวกเขาสามารถช่วยให้เราเข้าใจวัสดุควอนตัมได้ดีขึ้น เช่น แม่เหล็ก มัลติเฟอโรอิก และตัวนำยิ่งยวดที่แปลกใหม่ วัสดุที่สัมพันธ์กันได้ชื่อมาจากพฤติกรรมของอิเล็กตรอนซึ่งมีปฏิกิริยาต่อกัน
รุนแรงกว่า
วัสดุทั่วไป การควบรวมระหว่างอิเล็กตรอนนี้ทำให้ฟิสิกส์ของวัสดุที่สัมพันธ์กันสมบูรณ์มากและมีแนวโน้มว่าจะเป็นโฮสต์ของแอปพลิเคชันในการประมวลผลข้อมูลและคอมพิวเตอร์ควอนตัม แต่ก็ทำให้การศึกษาเหล่านี้มีความท้าทายเช่นกัน เปิดเผยความสัมพันธ์ทางอิเล็กทรอนิกส์นักวิจัยที่นำได้ใช้รังสีที่เข้มข้น
และแม่นยำสูงจากแหล่งกำเนิดแสงสวิส (SLS) ที่PSIเพื่อตรวจสอบวัสดุเหล่านี้ด้วยเทคนิคที่เรียกว่าการกระเจิงของรังสีเอกซ์แบบไม่ยืดหยุ่น (RIXS) ที่นี่ รังสีเอกซ์แบบอ่อนจะกระจายออกจากตัวอย่างในขณะที่ลำแสงเอ็กซ์เรย์ที่ตกกระทบถูกปรับเพื่อให้พลังงานกระตุ้นอิเล็กตรอนจากออร์บิทัลอิเล็กตรอน
ที่ต่ำกว่าไปยังออร์บิทัลอิเล็กตรอนที่สูงกว่า กระบวนการนี้ทำให้เกิด “รู” ในออร์บิทัลของอิเล็กตรอนส่วนล่าง ซึ่งรบกวนระบบและกระตุ้นกระบวนการทางไฟฟ้าพลศาสตร์ต่างๆ หลังจากนั้นไม่นาน รูในออร์บิทัลของอิเล็กตรอนส่วนล่างจะถูกเติมเต็มและปล่อยแสงเอ็กซ์เรย์ออกมา สเปกตรัมของรังสี
ที่เรียกว่าการกระเจิงแบบไม่ยืดหยุ่นนี้มีข้อมูลเกี่ยวกับกระบวนการอิเล็กโทรไดนามิกที่เหนี่ยวนำ ซึ่งจะให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุที่กำลังศึกษา การเปรียบเทียบกับการคำนวณที่จำเป็นแม้ว่าเทคนิค RIXS จะทำงานได้ดีกับฉนวนที่สัมพันธ์กัน แต่ก่อนหน้านี้ก็ประสบปัญหา
เมื่อทำการตรวจหาโลหะที่สัมพันธ์กัน เนื่องจากกระบวนการทางไฟฟ้าพลศาสตร์ที่แตกต่างกันมากมายเกิดขึ้นระหว่างการกระเจิง ความซับซ้อนนี้ทำให้ยากต่อการตีความสเปกตรัมจากโลหะที่สัมพันธ์กันโดยไม่มีจุดอ้างอิงอื่น กล่าว ตามที่ เพื่อนร่วม งานของเขาอธิบาย พวกเขาจำเป็นต้องเปรียบเทียบสเปกตรัม
การทดลอง
กับการคำนวณทางทฤษฎีก่อนที่พวกเขาจะสามารถตีความข้อมูลที่สร้างโดยซินโครตรอนที่ติดตั้งลำแสงยาวร้อยเมตรได้อย่างน่าพอใจ “จนถึงตอนนี้ การทดสอบทฤษฎีอย่างเข้มงวดยังจำกัด และความสามารถของเราในการทำนายผลการทดลอง” กิลมอร์ ผู้ซึ่งเคยทำงานที่BNLและปัจจุบันอยู่ที่
มหาวิทยาลัยฮัมโบลดต์ในกรุงเบอร์ลิน กล่าว. อธิบายต่อไปว่าวัสดุควอนตัมที่น่าสนใจที่สุดบางส่วนผลิตขึ้นโดยการเติมสารประกอบฉนวนเพื่อทำให้เป็นโลหะ อย่างไรก็ตาม รุ่นที่เป็นโลหะของวัสดุเหล่านี้มีอิเล็กตรอนและออร์บิทัลจำนวนมาก ซึ่งการจำลองพวกมันมีค่าใช้จ่ายสูงเกินไปในแง่ของการประมวลผล
สำหรับวิธีการคำนวณทั่วไป “กรณีฉนวนนั้นง่ายกว่าเพราะเราสามารถใช้การคำนวณแบบจำลองที่สามารถแก้ไขได้อย่างแน่นอน ซึ่งเป็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้สำหรับโลหะ” เขากล่าว ความพยายามเริ่มต้นในการอธิบายกระบวนการ RIXS ในโลหะและโลหะที่สัมพันธ์กันเกิดขึ้นตั้งแต่ช่วงปี 1970 กล่าวเสริม
แต่การขาดข้อมูลการทดลองทำให้การพัฒนาทางทฤษฎีช้าลง รวมวิธีการคำนวณที่ล้ำสมัยไม่นานมานี้ การถือกำเนิดของเครื่องมือคำนวณใหม่ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ร่วมกับเครื่องมือวัดแบบใหม่ ทำให้สามารถเปรียบเทียบทฤษฎีของระบบที่ซับซ้อนเหล่านี้กับการคำนวณได้เป็นครั้งแรก
เทคนิคที่พัฒนาโดยทีม PSI/BNL ทำในลักษณะที่ไม่เหมือนใคร นักวิจัยเริ่มต้นด้วยโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ได้รับโดยใช้ทฤษฎีฟังก์ชันความหนาแน่น ซึ่งเป็นกรอบทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับเป็นอย่างดี จากนั้นพวกเขาใช้วิธีการอื่นที่เรียกว่าทฤษฎีการรบกวนร่างกายหลายส่วน
เพื่อคำนวณ
สภาวะตื่นเต้นที่เกิดจากลำแสงเอ็กซ์เรย์ “ด้วยวิธีนี้ เราสร้างการประมาณค่าแรกให้กับสเปกตรัม RIXS จากนั้นปรับปรุงการคำนวณเบื้องต้นนี้โดยประเมินการตอบสนองที่สัมพันธ์กันที่ซับซ้อนมากขึ้นต่อการกระตุ้นด้วยรังสีเอกซ์ที่เราละเลยในตอนแรกในการคำนวณทฤษฎีการก่อกวน”
กล่าวกับ โดยเสริมว่าขั้นตอนหลังเกี่ยวข้องกับการคำนวณทฤษฎีฟังก์ชันความหนาแน่นตามเวลาจริง ด้วยการรวมการมีส่วนร่วมของอิเล็กตรอนหนึ่งตัวกับปฏิกิริยาการประสานงานของอิเล็กตรอนตัวอื่น ๆ ทั้งหมด พวกเขาสามารถเอาชนะการขาดพลังในการทำนายก่อนหน้านี้ได้
นักวิจัยประสบความสำเร็จในการทดสอบเทคนิคของพวกเขากับแบเรียม-เหล็ก-อาร์เซไนด์ ซึ่งกลายเป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงที่ไม่ธรรมดาเมื่อมีการเพิ่มอะตอมโพแทสเซียมจำนวนหนึ่งลงไป พวกเขาใช้ลำแสงเอ็กซ์เรย์เพื่อกระตุ้นอิเล็กตรอนภายในอะตอมของเหล็กในวัสดุจากสถานะพื้นไปยังแถบวาเลนซ์
พลังงานที่สูงขึ้น ดังที่กล่าวไว้ สิ่งนี้จะสร้างแรงกระตุ้นขั้นที่สองเพิ่มเติมและกระตุ้นกระบวนการสลายตัวที่ซับซ้อนซึ่งแสดงขึ้นในโครงสร้างสเปกตรัมกล่าวว่า “งานของเราหมายความว่าขณะนี้สามารถอธิบายกระบวนการ RIXS ได้โดยการให้คำอธิบายที่สมบูรณ์เกี่ยวกับวัสดุและกระบวนการทางไฟฟ้าพลศาสตร์
ที่เกิดขึ้นระหว่างการตอบสนองทางสเปกโทรสโกปีต่อการกระตุ้นด้วยรังสีเอกซ์แบบเรโซแนนซ์” “แนวทางการทดลองและทฤษฎีที่ผสมผสานกันนี้ช่วยเพิ่มความสามารถของเราอย่างมากในการรับข้อมูลเชิงลึกใหม่อันมีค่าเกี่ยวกับพฤติกรรมที่น่าสนใจของโลหะที่สัมพันธ์กันโดยใช้ RIXS”
สมมติว่าความผันผวนมีแอมพลิจูดเพียงเล็กน้อย สนามสเกลาร์จะวิวัฒนาการตามสมการไดนามิกแบบเดียวกับที่อธิบาย เช่น ร่างกายขนาดใหญ่ที่ตกลงมาในอากาศ ในที่สุดวัตถุดังกล่าวก็มาถึงความเร็วสุดท้าย ซึ่งถูกกำหนดโดยความสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงและแรงต้านอากาศ (แรงต้าน) แต่ไม่ขึ้นกับความสูงและความเร็วที่วัตถุเริ่มตกลงมา ปัญหาคือถ้าคุณต้องการทราบว่าวัตถุเคลื่อนที่
Credit : เว็บสล็อตแท้ / สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์
