ابررسانای یک طرفه، روزنه ای نو برای بهینه سازی مصرف انرژی شبکه های کامپیوتری

ابررسانای یک طرفه، روزنه ای نو برای بهینه سازی مصرف انرژی شبکه های کامپیوتری

لینک وبسایت: پژوهشگران یک دانشگاه هلند می گویند مواد به کار رفته در یک ابررسانای نوع جدید به افزایش راندمان انرژی در شبکه های کامپیوتری و سِروِرهای داده منجر خواهد شد.


به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از پایگاه خبری پاپ ساینس، تصور کنید که کامپیوتر شما بتواند بدون گرم شدن با برقی که برای همیشه جریان دارد کار کند. این یک کار جادویی نیست بلکه آینده بالقوه یک پدیده واقعی موسوم به ابررسانایی است که امروزه زیربنای اموری از پژوهش های پیشرفته مغناطیسی تا دستگاه های تصویربرداری مغناطیسی (MRI) است.
دانشمندان حالا دریافته اند که می توانند ابررسانایی بسازند که با نمونه های قبلی متفاوت می باشد. این ابررسانا امکانی فراهم می سازد که برق تنها در یک مسیر جریان پیدا کند. همانند قطاری در سرازیری، در یک طرف آزادانه حرکت می کند اما در طرف دیگر با سر بالایی رعب آور رو به رو می شود. این مساله عجیب بنظر می رسد ولی این قابلیت برای ساخت مدارهای الکترونیکی که نیروی کامپیوتر را تامین می کنند نقش حیاتی دارد. اگر نتایج به دست آمده پایدار باشد، می تواند آن آینده منظر را یک گام به واقعیت نزدیک تر سازد.
«مظهر علی» فیزیکدان دانشگاه فناوری هلند و یکی از نویسندگان این گزارش تحقیقی منتشرشده در نشریه «نیچر» اظهار داشت: حالا احتمالات جالب زیادی دردسترس است. ابررسانایی با تصورات ما از چگونگی کارکرد (قوانین) فیزیک مغایرت دارد. به طور معمول زمانی که الکتریسیته در طول یک سیم جریان می یابد، الکترون های داخل آن با مقاومت شدیدی رو به رو می شوند و در مقابل اتم های تشکیل دهنده سیم قرار می گیرند. انرژی الکتریکی اغلب به شکل گرما از دست می رود. به همین علت است که با لمس وسایل الکترونیکی احساس گرما می کنید. این مساله همین طور به مدلول کاهش راندمان است.
اما اگر ماده هدایت کننده برق را بطور عمقی سرد کنید، به نقطه ای می رسید که دانشمندان به آن دمای بحرانی می گویند. دمای دقیق بحرانی بستگی به ماده دارد اما بطور معمول در زمینه برودتی قرار دارد که اندکی بالاتر از صفر مطلق است که سردترین دمای مجاز در فیزیک است. در نقطه بحرانی، مقاومت ماده تا حد صفر سقوط می کند. حالا شما یک ابررسانا ساخته اید.
اما الکتریسیته عاری از مقاومت چه شکلی است؟ این بدان معنا است که جریان (برق) می تواند از درون یک سیم، از نظر نظریه به طور لایتناهی و همیشگی بدون پراکنده شدن جریان یابد. این دستاورد مهمی در فیزیک است؛ چونکه مطابق قوانین فیزیک، حرکت همیشگی نباید امکان پذیر باشد.
این گروه تحقیقاتی از چند سال پیش تحقیق درباره خاصیت های یک فلز موسوم به Nb۳Br۸ تولید شده از اتم های «نیوبیم» و «برومین» را شروع کردند. آنها با ساختن ورقه های نازک تر از این فلز دریافتند که حالت رسانایی آن بیشتر شد. این امر غیرمعمول بود. این پژوهشگران برای تحقیق بیشتر از تکنیک ساندویچ استفاده کردند که دو تکه از یک ابررسانای شناخته شده نقش نان را داشت و فلز Nb۳Br۸ محتویات را تشکیل داد.
محققان با این کار به بررسی این فلز پرداختند و دریافتند که یک ابررسانای یک طرفه ساخته اند. چیزی که ساخته اند بسیار شبیه یک «دیود» است؛ قطعه ای که الکتریسیته را تنها در یک جهت هدایت می کند. دیودها در وسایل الکترونیک امروزی کاربرد زیادی دارند.


برای افرادی که رویای ساخت وسایل الکترونیک با ابررساناها را دارند، توانایی ارسال برق در یک جهت یک الهام نیرومند است. برخی دانشمندان بر این باورند که چنین وسایلی یک میزبان آشکار دارند: کامپیوتر های کوانتومی که ذراتی مانند اتم ها را برای ساختن وسایلی مهار می کنند تا کارهایی انجام دهند که کامپیوتر های متعارف قادر به انجام آنها نیستند.
مشکل اینجاست که مقادیر کمی گرما هم سبب خاموش شدن کامپیوتر های کوانتومی خواهد شد و بدین جهت مهندسان باید آنها را در سردکننده های برودتی بسازند که آنها را اندکی بالاتر از صفر مطلق حفظ می نماید.
اما مشکل دیگر این است که وسایل الکترونیکی معمولی در آن دما به خوبی کار نمی کنند، اما یک دیود ابررسانای سرمایی ممکنست در چنین شرایطی کار کند.
ابررایانه ها و مراکز بزرگ داده که یک درصد برق جهان را مصرف می کنند می توانند از این فنآوری نوین بهره ببرند. استفاده از ابررساناها در سرورهای داده می تواند راندمان انرژی در آنها را هزاران بار بهبود بخشد.
تحقق این هدف البته هنوز موانعی دارد. گام بعدی یافتن راهی برای تولید یک باره تعداد زیادی دیود ابررسانا و یافتن راهی برای بهره برداری از آنها در بالای دمای منفی ۳۲۱ درجه فارنهایت است.
با وجود مشکلات موجود، علی و همکارانش امیدوارند که در چند سال آینده به پیشرفت های جدیدی دراین زمینه دست یابند.


منبع:

1401/03/25
07:31:49
5.0 / 5
199
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۵ بعلاوه ۳
لینک دوستان لینك وبسایت
Link website