Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door , , 22 reacties
Bron: New Scientist-Tech

Wetenschappers hebben een transistor op basis van een zogeheten Bose-Einstein-condensaat ontworpen. Daarbij worden geen elektronen, maar atomen gebruikt om de schakeling te laten functioneren.

Bose-Einstein-condensaat De wetenschappers publiceerden hun bevindingen in het wetenschappelijke tijdschrift Physical Review A. In het artikel 'Transistorlike behavior of a Bose-Einstein condensate in a triple-well potential' zetten ze uiteen hoe een gas dat tot vlakbij het absolute nulpunt is gekoeld, gebruikt kan worden om transistor-achtige schakelingen te bouwen. Door het beïnvloeden van een kleine hoeveelheid deeltjes in een Bose-Einstein-condensaat zou een stroom van atomen gereguleerd kunnen worden, waarmee in feite een transistor is ontworpen die geen elektronen-, maar een atomenstroom aanstuurt. Toepassing van de uitvinding is nog ver weg: het Bose-Einstein-condensaat zelf is pas in 1995 voor het eerst in de praktijk gerealiseerd door een team onderzoekers van de University of Colorado, die ook bij dit onderzoek betrokken is.

Klassieke transistor Toch vermoedt het team dat hun vondst allerhande nieuwe toepassingen in de elektronica ('atomica' is waarschijnlijk een beter woord) mogelijk zal maken. Een normale fet kent een stroom elektronen die van een source naar een drain loopt; bij een Bose-Einstein-condensaatschakeling is de vergelijkbare stroom atomen zeer sterk afhankelijk van het aantal atomen dat zich in het condensaat ertussen bevindt. Dat zou aanzienlijk krachtiger versterkers mogelijk maken dan met de gangbare transistoren. 'Bovendien kunnen complexere schakelingen relatief eenvoudig gemaakt worden', denkt projectleider Alex Zozulya Worcester van het Polytechnic Institute in Massachusetts. Hij voorziet dat versterkers en stuurcircuits de eerste toepassingen van de ultrakoude technologie zullen worden.

Moderatie-faq Wijzig weergave

Reacties (22)

Niet geheel ontopic; maar ik zou toch graag willen opmerken dat momenteel het wereldrecord BEC's (Bose Einstein Condensaat) bouwen in Nederlandse handen ligt :P

Op de Universiteit Utrecht kunnen ze BEC's bakken met zo'n 300 miljoen natrium atomen erin :)

Echter gebeurt dit in een grote lasercooling setup, en zijn de resultaten uit Phys. Rev. A dus gedaan met een on-chip BEC, waarbij slechts enkele atomen gevangen worden :)

Een BEC is trouwens een energietoestand waarbij een hele wolk atomen in de laagst mogelijke energietoestand zit. Dit kan alleen bij deeltjes met een geheel getal als spin; de zogeheten Bosonen. Omdat alle deeltjes in dezelfde toestand zitten zijn ze niet meer te onderscheiden; je krijgt dus een soort groot atoom dat is opgebouwd uit meerdere atomen die niet meer onderscheidbaar zijn. Met half integer spin deeltjes, zoals bijvoorbeeld elektronen kan je geen BEC bouwen, omdat die voldoen aan het pauli uitsluitingsprincipe; twee fermionen kunnen niet in dezelfde toestand zijn :)
Ik ben je kwijt bij: ...met een geheel getal als spin..
Dat gekoppeld aan het pauli uitsluitingsprincipe, maakt het voor mij abacadabra...Hoogstwaarschijnlijk heb je helemaal gelijk, maar leg het eens uit voor de 'gewone' man a.u.b.?
Een elektron heeft een 'interne structuur'. Dat wil zeggen dat je een elektron niet alleen kunt beschrijven met bijvoorbeeld een locatie, maar dat het elektron zelf ook nog twee toestanden kan hebben.

Die toestanden zou je bijvoorbeeld 'aan' of 'uit' kunnen noemen, of 'blauw' of 'rood', of bijvoorbeeld 'rond' of 'vierkant'. Een elektron heeft niet echt een struktuur; dus het zijn niet meer dan gewoon twee naampjes die je eraan hangt.

Omdat heel veel eigenschappen van die twee toestanden vergelijkbaar zijn met het draaien van een tolletje (spinnen), wordt die eigenschap bij elektronen 'spin' genoemd. Een elektron heeft een totale spin van 1/2, en die kan twee kanten op zijn, die we 'spin up' of 'spin down' noemen.

Nu blijkt het dat andere deeltjes soms een andere hoeveelheid spin hebben, bijvoorbeeld 1 of 3/2. Het blijkt ook dat deeltjes met een geheel getal als spin (spin 1, of spin 2, of spin 0) andere eigenschappen hebben dan deeltjes met een half getal als spin (spin 1/2, spin 3/2, etc). De deeltjes met een halftallige spin heten 'fermionen' en de deeltjes met een heeltallige spin 'bosonen'.

Nu blijkt het zo te zijn dat twee fermionen nooit in dezelfde toestand kunnen zitten. Een toestand is een combinatie van een snelheid, een plaats en spin. Dat betekent dat er dus geen twee elektronen op precies dezelfde plek kunnen zijn met preces dezelfde snelheid en dezelfde spintoestand ;). Eigenlijk dus best intuitief :)

Daarentegen blijkt dat bosonen wél met z'n allen op dezelfde plek kunnen zijn :*). Dat is gave shizzle. Als je dus een groepje atomen ontzettend koud maakt en ook nog eens samenduwt op één plek, dan komen ze allemaal in de allerlaagste energietoestand (dus zelfde snelheid) en dezelfde plek en dan krijg je een BEC :D

Voor de mensen die zich nog herinneren dat de S-orbitaal van een atoom twee plekken heeft voor een elektron; dat is dus een elektron in de grondtoestand, waar er ééntje spin-up heeft en ééntje spin-down :)
Beschrijf je nu niet gewoon 'quarks' ?.... dat zijn 'deeltjes' waarvan het mogelijk is dat ze in 2 verschillende 'states of being' bestaan.

VOOR DE GEWONE MAN >> Klik hier voor een plaatje waarin uitgelegd staat uit welke delen materie is opgebouwd...
Je legt het verhaal heel academisch uit, gebruikt hele mooie woorden maar voor de meeste mensen zeg je helemaal 'niets'... snap je? erg gaaf dat je het allemaal snapt maar voor mij is het meer spam dan info.

Edit : linkje deed het niet
Zo kan je dus een oneindig aantal atomen (bosonen) comprimeren op 1 plek, begrijp ik hier uit. Handig voor informatieopslag. Met als ultiem resultaat een zwart gat, want ik neem aan dat de massa wel toeneemt of hebben we het hier alleen maar over energie?
En hoe zit het met deeltjes die een spin van 2 hebben?
Deeltjes met een spin van 2 zijn bosonen en kunnen dus ook een BEC vormen :)
Echter gebeurt dit in een grote lasercooling setup
Kijk, daar kun je tenminste wat mee. Heb je gelijk een ultrakoeler voor je overclock setup, plus wat mooie lichteffecten voor je casemod... :+
Glashelder uitgelegt :+
Slechts één klein probleempje: benodigde temperaturen vlak boven het absolute nulpunt. Ik denk dat dit niet zo simpel te overbruggen is om zodoende praktische toepassingen als transistoren toe te laten.

Een Bose-Einstein condensaat vertoont geen inwendige en uitwendige frictie, maw het is een supervloeistof, viscositeit = 0. Vandaar de snelle atomenstroom. Het is eveneens supergeleidend.
De vraag lijkt echter of je er niet meer energie moet insteken om het Bose-Einstein condensaat fonon-vrij (absolute nulpunt) te krijgen dan je er bij uitspaart. Indien dat zou lukken zou het een revolutie betekenen, op heel wat domeinen.
Op wat voor manier zullen deze schakelingen dan gevoed worden? Kan dit gewoon met de hedendaagse elektriciteit gebeuren. Of moet daar een soort .... ja hoe moet is het zeggen "atomiteit" voor gebruikt worden.
zat ik me ook af te vragen...

- iets op "atomiteit" laten lopen is blijkbaar alleen in een BEC mogelijk, dus is niet reeel
- omzetting naar elektriciteit kost extra stappen, dus zal het gebruik van gewone transistors waarschijnlijk handiger zijn. Bovendien moet het ding ook 'gevoed' worden met atomen. Je hebt dus een soort 'atoom-spanningsbron' nodig. :?
waarom niet gewoon, als je atomen wilt verplaatsen, hetzelfde concept als met waterkoeling? gewoon atoompjes rondpompen binnen het gesloten circuit, en het pompen aandrijven met electriciteit?
je kunt veentueel best iets verzinnen waar je de resultaten van de berekeningen uitleest middels iets electronisch lijkt me. Tuurlijk levert dat verliezen op maar dat wil nog niet zeggen dat het resultaat niet sneller is dan een 100% electronische opstelling.

En anders pleur je gewoon de hele PC in één chip ;)
Voeden niet alleen, je moet die atoomstroom ook opvangen. Goed we zullen het rondpompen -> gesloten circuit.

Kan dat geen problemen opleveren van slijtage? We verplaatsen ten slotte massa en atomen die tegen andere aanschurken kunnen hun buren losrukken van hun plaats. Denk maar aan de erosie die water teweegbrengt. Indien we dan met subtraat van enkele atomen dik werken is de geringste afwijking problematisch. Of zie ik iets over het hoofd?
Ze moeten een gas eerst tot nabij het absolute nulpunt brengen.. daar gaat ontzettend veel energie in zitten.

Het zal nog wel even duren voor we hier iets mee kunnen.
Ik vroeg me ook al af wat de, voorlopige, praktische toepasbaarheid hiervan zou kunnen zijn.
Dan moet iedereen over op een koeling die nu de grootste overclockers niet eens hebben/gebruiken.
Stikstof koeling gaat nou eenmaal niet laag genoeg!
De referentie naar PRA is http://link.aps.org/abstract/PRA/v75/e013608. Het artikel is daar alleen voor geabonneerden te downloaden.

Preprint van het artikel staat op arXiv.
In Eindhoven probeerden ze dit met Ne-atomen. Collimator, Zeeman-slower en magneto-optische compressor namen zo'n 4 meter in beslag. Overigens nog samengewerkt op Jila (Boulder, CO) met Michael Anderson, die het eerste condensaat gemaakt heeft.
O ja, en Cornell en Wieman, samen met Wolly Ketterle, kregen paar jaar terug de Nobelprijs voor de fysica. Relaxte gasten, nog paar pilsjes mee gepakt.
"Voortijdelijke optimalisatie is de bron van al het kwaad"???

Lol, what the... licht dat eens toe
je moet een proof of concept niet beginnen optimalizeren.

een (bijna) afgewerkt product wel...

let wel dat men met optimaliseren dan wel bedoeld: de kleinste details uitwerken/sneller/voordeliger maken.

eerts de grootte lijnen, dan de details...
Nou ja.. het is onder deze omstandigheden in ieder geval mogelijk gebleken, dus dat is een start. :)

Premature optimization is the root of all evil haha :P

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.



Apple iOS 10 Google Pixel Apple iPhone 7 Sony PlayStation VR AMD Radeon RX 480 4GB Battlefield 1 Google Android Nougat Watch Dogs 2

© 1998 - 2016 de Persgroep Online Services B.V. Tweakers vormt samen met o.a. Autotrack en Carsom.nl de Persgroep Online Services B.V. Hosting door True