Испанские ученые показали, что волны способны переносить и накапливать энергию в наномасштабах

Москва, 16:20, 30 Окт 2016, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Волны-убийцы, а также другие, менее яркие локализованные возбуждения, возникают в природе в любых масштабах. В современной теории модели таких волн могут быть применены к физике и, в частности, к океанографии, нелинейной оптике и лазерам, акустике, плазме, космологическим теориям относительности и нейродинамике. Однако они могут также сыграть важную роль в квантовом масштабе для наноэлектроники.

В недавнем исследовании ученые из Мадридского университета (Испания) проводили компьютерное моделирование, чтобы сравнить два типа локализованных возбуждений в наноэлектронике. Их выводы показали, что такие локализованные возбуждения дают возможность накапливать и транспортировать энергию. Это, в свою очередь, может привести к созданию транзисторов с крайне низким тепловыделением, не используя кремний.

Спонтанно локализованные возбуждения могут быть закреплены в кристаллической решетке (дискретные бризеры) или альтернативно могут путешествовать, и в этом случае называются солитонами (спонтанная одиночная волна возбуждения). Чтобы уточнить различия между этими двумя типами возбуждений, авторы разработали компьютерную симуляцию. Они опирались на прямую интеграцию динамики возбуждений с использованием подхода, известного как стандартный метод Рунге-Кутта, после сильного первоначального внешнего импульса на одной решетке блока.

Авторы акцентировали внимание на относительном влиянии сил, ведущих к этим возбуждениям (соответствующие индивидуальные решетчатые блоки и относительные перемещения единиц, соответственно). При определенных условиях они обнаружили, что дискретные бризеры способны превратиться в настоящий солитон, движущийся со сверхзвуковой скоростью внутри решетки.

Эти данные подтверждают, что солитоны могут быть использованы как природные носители энергии, вещества или электрического заряда. Между тем, дискретные бризеры являются природными энергетическими ловушками для энергии, а также могут быть использованы как электрические носители заряда при определенных условиях.