Physics: 147 ఏళ్ల నాటి సూత్రానికి సరికొత్త రూపు! సైన్స్ ప్రపంచంలో సంచలనం..

ఫిజిక్స్ ప్రపంచంలో దాదాపు ఒకటిన్నర శతాబ్దాలుగా స్థిరపడిపోయిన ఒక ప్రాథమిక సూత్రానికి సంబంధించిన సరికొత్త సత్యాన్ని శాస్త్రవేత్తలు ఆవిష్కరించారు. 1879లో ఎడ్విన్ హాల్ అనే ప్రముఖ శాస్త్రవేత్త కనుగొన్న 'హాల్ ఎఫెక్ట్' నియమం ప్రకారం.. ఒక పదార్థం గుండా విద్యుత్ ప్రవహిస్తున్నప్పుడు, దానికి పర్పెండిక్యులర్ మాగ్నెటిక్ ఫీల్డ్ ఉంచినప్పుడు మాత్రమే వోల్టేజ్ ఏర్పడుతుంది.

కానీ, సుదీర్ఘ కాలంగా వస్తున్న ఈ నమ్మకాన్ని తిరగరాస్తూ.. కార్నెగీ మెల్లన్ యూనివర్సిటీకి చెందిన పరిశోధకులు ఒక విప్లవాత్మకమైన విషయాన్ని నిరూపించారు. అయస్కాంత క్షేత్రం నిలువుగా కాకుండా పదార్థానికి ఇన్-ప్లేన్ ఉన్నప్పటికీ ఈ హాల్ ప్రభావం పనిచేస్తుందని ప్రయోగపూర్వకంగా నిరూపించారు. 'నేచర్ మెటీరియల్స్' జర్నల్‌లో ప్రచురితమైన ఈ పరిశోధన భౌతికశాస్త్రంలో సరికొత్త అధ్యాయానికి తెరతీసింది.

రెండు అరుదైన అణు పొరల కలయికతో విప్లవం

సిద్ధాంతపరంగా ఎప్పటినుంచో అంచనా వేస్తున్నప్పటికీ, దీనిని ప్రయోగపూర్వకంగా నిరూపించడం శాస్త్రవేత్తలకు సవాలుగా మారింది. దీనికోసం ప్రత్యేకమైన స్పటిక ఆకృతి కలిగిన 'టాంటాలమ్ ఇరిడియం టెల్లురైడ్' (TaIrTe₄) అనే క్వాంటం పదార్థాన్ని ఎంచుకున్నారు. అతి పలుచని ఈ అణు పొర పక్కన 'క్రోమియం జెర్మేనియం టెల్లురైడ్' (CGT) అనే అయస్కాంత పదార్థాన్ని అమర్చారు. ఈ రెండింటి సంయోగం వల్ల సాధారణంగా అయస్కాంత ధర్మం లేని పదార్థంలోకి కూడా అయస్కాంత ప్రభావం బదిలీ అయి, అద్భుతమైన ఎలక్ట్రానిక్ మార్పులు చోటుచేసుకున్నాయి. ఫలితంగా సమాంతర అయస్కాంత క్షేత్రంలోనూ వోల్టేజ్ సంకేతాలు స్పష్టంగా నమోదయ్యాయి.

ఒకే ఒక చిన్న చిప్‌తో మల్టీ-డైరెక్షన్ సెన్సింగ్

ఈ కొత్త ఆవిష్కరణ వల్ల భవిష్యత్తు ఎలక్ట్రానిక్స్, సాంకేతిక రంగంలో ఊహించని మార్పులు రానున్నాయి. ప్రస్తుతం మనం వాడుతున్న కార్లు, కంప్యూటర్ కీబోర్డులు, పారిశ్రామిక ఎలక్ట్రానిక్స్ పరికరాల నుంచి మెడికల్ స్కానింగ్ వరకు అన్నింటిలోనూ హాల్ ఎఫెక్ట్ సెన్సార్లను విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్నారు. అయితే వేర్వేరు కోణాల్లో అయస్కాంత క్షేత్రాలను కొలవడానికి ఇప్పటివరకు వేర్వేరు సెన్సార్లు అవసరమయ్యేవి. కానీ ఈ కొత్త రకం అల్ట్రా-థిన్ పరికరంతో ఒకే ఒక్క సెన్సార్ ఉపయోగించి బహుళ దిశల్లో నిమిషాల్లో అయస్కాంత మార్పులను అత్యంత ఖచ్చితత్వంతో పసిగట్టవచ్చు.

తదుపరి లక్ష్యం.. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద పనిచేసే సాంకేతికత!

రెండు భిన్నమైన అణు పొరలు కలవడం వల్ల వాటి కణాల నిర్మాణంలో వచ్చిన మార్పులే ఈ అరుదైన ఫలితానికి కారణమని శాస్త్రవేత్తలు గుర్తించారు. ప్రస్తుతం ఈ ప్రయోగాన్ని అత్యంత తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద నిర్వహించగా, రూమ్ టెంపరేచర్ వద్ద కూడా ఇది పనిచేసేలా చేయడంపై కార్నెగీ మెల్లన్ బృందం దృష్టి సారించింది. 147 ఏళ్ల నాటి భౌతిక శాస్త్ర సూత్రంలోనూ ఇంకా ఎన్నో ఆశ్చర్యకరమైన రహస్యాలు దాగి ఉన్నాయని ఈ ఆవిష్కరణ మరోసారి నిరూపించింది.

English summary

Carnegie Mellon researchers rewrite a 147-year-old physics rule, proving that the Hall effect can occur with in-plane magnetic fields using thin quantum materials.