Физици преразглеждат закона на Ом

Учени поставиха под въпрос един от най-фундаменталните закони на електрониката – закона на Ом. В неотдавнашен обзор, публикуван в списание Nature Materials те разказват как в някои материали обичайната зависимост между тока и напрежението престава да работи. Вместо линейна реакция се появяват неочаквано силни квадратични ефекти.

Фокусът е върху материали, които нямат обратна симетрия.

Именно в такива системи започват да се появяват нови физични механизми, които пораждат нелинеен транспорт, както обясняват авторите на статията. Работата е ръководена от Мануел Суарес-Родригес от изследователския център CIC nanoGUNE в сътрудничество с колеги от Центъра по физика на материалите и Международния център по физика в Сан Себастиан.

Според Суарес-Родригес през последните 5 години са публикувани много отделни изследвания, в които са наблюдавани подобни ефекти. Сега учените са обединили тези разнородни данни в цялостна картина, която може да се използва от специалистите по физика на твърдото тяло и материалознание.

Съавторите са показали, че нарушаването на симетрията в кристалната структура на материала предизвиква нови микроскопични процеси. Сред тях особено забележими са диполът на кривината на Бери и наскоро предложената поляризация на връзката на Бери. Тези явления водят до генериране на изправящи напрежения директно от външно електрическо поле. Ефектите изглежда са присъщи на самия материал, а не са резултат от повърхностни или външни фактори, което ги прави особено стабилни и приложими дори в рамките на един атомен слой.

Практическото значение на откритията далеч надхвърля теорията. Нелинейните ефекти могат да послужат като инструмент за изучаване на превръщането на електрическия ток в спин, което е важно за развитието на спинтрониката – една от най-обещаващите области в електрониката. Освен това такива материали могат да се използват за изправяне на радиочестотни сигнали, и то в мащаби, недостижими за съвременните технологии. Това открива пътя към създаването на миниатюрни устройства за събиране на енергия и биосензори, които биха могли да се поставят директно върху чипове.

Авторите смятат, че техният преглед може да бъде своеобразна карта за учените, работещи върху квантови електронни компоненти. Иронията е, че пътят към електрониката на бъдещето започва с нарушаване на правило, което е в основата ѝ от близо два века.