В ЧелГУ защитили диссертации, меняющие представление о будущих компьютерах и холодильниках
На заседании диссертационного совета ЧелГУ по специальности «Физика конденсированного состояния» состоялись защиты двух диссертаций – докторской и кандидатской.
На заседании диссертационного совета ЧелГУ по специальности «Физика конденсированного состояния» состоялись защиты двух диссертаций – докторской и кандидатской.
Доцент кафедры радиофизики и электроники физического факультета Челябинского государственного университета Дмитрий Кузьмин представил научному сообществу диссертацию на соискание учёной степени доктора физико-математических наук «Магнитооптические и плазмонные эффекты в наноструктурах на основе графена».
Важной частью исследования учёного стало изучение электродинамических и магнитооптических свойств уникального материала – графена.
«Меня, как и моих коллег, не перестаёт удивлять внутреннее устройство графена, – говорит Дмитрий Кузьмин. – В нём атомы углерода образуют структуру «пчелиных сот», что позволяет электронам этого материала обрести особые физические свойства, которые можно исследовать ещё очень долго».
Докторская диссертация физика ЧелГУ посвящена не свойствам графена как таковым, а эффектам в наноструктурах на основе графена.
«Помимо графена, наноструктуры на его основе содержат другие вещества: магнитные полупроводники, магнитные и немагнитные диэлектрики, металлы, – поясняет учёный. – В результате проведённых исследований удалось установить, что добавление в наноструктуры графена может существенно изменять наблюдаемые эффекты, а иногда приводить к возникновению новых».
Исследование Дмитрия Кузьмина находится в сфере фундаментальной науки и одновременно это вклад в развитие плазмоники, новой физической технологии, которая может стать заменой традиционных подходов, используемых в современных компьютерах.
«Графен уже применяется в плазмонике, – отмечает Дмитрий Кузьмин. – Однако плазмонные вычислительные элементы на сегодняшний день – только потенциально возможные объекты использования. Но учёные всего мира активно работают над этой проблемой».
Плазмонные вычислительные элементы – пока дело будущего. Но их появление изменит представление о компьютерной технике.
«Плазмоника – одна из потенциальных альтернатив современной электроники, – уточняет Дмитрий Кузьмин. – Дело в том, что плазмоны, по сравнению с электронами, имеют ряд преимуществ. В частности, плазмоны обладают высокой частотой излучения, что может позволить увеличить количество информационных каналов. При этом передача информации происходит со скоростью света. Плазмоны делают возможной когерентную обработку информации с использованием фазовых соотношений. А использование состояния поляризации увеличивают объем переносимой информации. Оптическая система незначительно излучает во внешнюю среду, что делает ее нечувствительной к помехам и обеспечивает высокую защиту от перехвата информации. Но есть у плазмоники и недостатки. Так, с появлением новых вычислительных элементов встанет проблема согласования уже существующих узлов хранения и передачи информации. Кроме того, для возникновения плазмонов нужны лазеры, которые также нужно будет интегрировать в вычислительную технику».
Другое исследование, которое обсудили на диссертационном совете ЧелГУ, было посвящено экспериментальному изучению эластокалорического эффекта (ЭКЭ) в быстрозакалѐнных лентах сплава Ti2NiCu, представляющих из себя аморфно-кристаллические композиты, при периодическом воздействии внешней периодической растягивающей силы. Диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук «Термомеханические свойства и эластокалорический эффект в сплаве Ti2NiCu в разных структурных состояниях» успешно защитил сотрудник Института Радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН (Москва) Евгений Морозов.
«Достигнутые в работе значения ЭКЭ в поликристаллическом сплаве Ti2NiCu, указывают на практическую возможность реализации экспериментального прототипа твердотельного холодильника, основанного на рабочем теле из быстрозакаленного сплава Ti2NiCu», – высоко оценивает работу коллеги Дмитрий Кузьмин.
Созданию твёрдотельных холодильников и тепловых насосов в настоящее время уделяется большое внимание в связи с поиском новых эффективных и экологически чистых способов охлаждения. Для решения этой проблемы учёные предлагают использовать калорические эффекты в твёрдых телах, которые обусловлены изменением температуры тела при воздействии внешних полей. Примеры таких эффектов – магнитокалорический электрокалорический и эластокалорический. Последний, который и исследовал Евгений Морозов, проявляется в изменении температуры при воздействии на образец магнитным полем, электрическим полем или полем упругих напряжений. К слову, магнитокалорический эффект активно исследуется физиками ЧелГУ.
В диссертации Евгения Морозова для оценок возможности практического использования ЭКЭ для создания охлаждающих устройств предложена принципиальная схема эластокалорического теплового насоса. Такая тепловая машина предназначена для разделения жидкости определенной температуры на охлажденную и нагретую относительно начальной температуры. Её можно назвать тепловым эластокалорическим сепаратором. Таким образом, сделан первый шаг к созданию принципиально новых твёрдотельных охлаждающих устройств.
