| |||
| МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА Научные открытия в области акустоэлектроники. Научное открытие "Акустомагнетоэлектрический эффект" Формула открытия: "Установлено неизвестное ранее явление возникновения в телах, проводящих ток, помещенных в магнитное поле, при прохождении через них звука электродвижущей силы поперек направления распространения звука, обусловленной взаимодействием со звуковой волной носителей заряда, находящихся в различных энергетических состояниях". Авторы: Ю. В. Гуляев, Н. И, Крамер, А. П. Королюк, В. Ф. Рой. Номер и дата приоритета: № 133 от 31 января 1964 г. Описание открытия. Доктор физико-математических наук Ю. В. Гуляев (Институт радиотехники и электроники) и кандидат физико-математических наук Н. И. Крамер (Физико-технический институт АН СССР), кандидат физико-математических наук А. П. Королюк и научный сотрудник В. Ф. Рой (Институт радиофизики и электроники Академии Наук Украины) открыли акустомагнетоэлектрический эффект в проводящей среде. Известно, что многие свойства веществ, как твердых, так и жидких и газообразных, обусловлены наличием в них свободных электронов, т. е. таких, которые оторвались от атомов и способны переносить заряд. К таким свойствам относятся электропроводность, теплопроводность, магнитные и оптические свойства и т. д. Они лежат в основе действия электронных приборов, так прочно вошедших в нашу жизнь, – электронных ламп, транзисторов, термогенераторов, квантовых генераторов и др. Характеристики этих приборов зависят от того, какие электроны в них "работают". Дело в том, что электроны могут обладать разными энергиями и скоростями, быть по-разному связанными с атомами – находиться в разных энергетических состояниях – и вследствие этого неодинаково вести себя в электронных приборах. Для правильного конструирования электронных приборов крайне необходимо "рассортировать" электроны по их энергетическим состояниям. Авторам открытия как раз и удалось "рассортировать" электроны с помощью высокочастотного ультразвука. Сначала они предсказали, а затем обнаружили экспериментально, что ультразвук с частотой десятки миллионов колебаний в секунду и выше, проходя через проводящую среду, сортирует электроны по энергетическим состояниям. "Такой ультразвук, "продирающийся" сквозь газ электронов, - рассказывает Ю. В. Гуляев, - можно представить как стиральную доску бесконечной длины, этакую рифленую ленту, которую протаскивают с постоянной скоростью сквозь облако летающих пыльных пузырей. Очевидно, что мыльные пузыри, находящиеся высоко над доской, с более нагретым воздухом внутри, т. е. "горячие", - они в нашей аналогии знаменуют электроны с большой энергией - будут увлекаться доской очень слабо, в то время как "холодные" пузыри, находящиеся непосредственно около доски (электроны с низкой энергией), будут постоянно за нее задевать и двигаться за ней. Таким образом, доска будет увлекать, в основном "холодные" пузыри, т. е. отделять их от "горячих". Примерно так высокочастотный ультразвук отделяет "горячие" электроны от "холодных". По существу, ученым удалось открыть целый класс кинетических явлений в проводящей среде, где движущей и разделяющей силой для электронов служит ультразвук, подобно тому как при гальваномагнитных и термомагнитных явлениях такой движущей силой является электрическое поле или перепад температур. Ультразвук как бы выделяет определенную группу электронов и позволяет детально проанализировать их свойства. Акустомагнетоэлектрический эффект состоит в следующем. Если поперек направления распространения звука наложить магнитное поле, то электроны, которые увлекаются звуком, будут отклоняться в этом поле, что приведет к возникновению поперечного тока или, если образец разомкнут в поперечном направлении, электродвижущей силы (ЭДС). Но магнитное поле отклоняет электроны разных скоростей по-разному, поэтому величина и даже знак ЭДС (если образец разомкнут и в продольном направлении) показывают, какие электроны увлекаются звуком, т. е. каковы свойства электронного газа в данной среде. Из серии эффектов, связанных с явлением "сортировки" электронов звуком, очень интересен еще один. В каждом веществе звук увлекает за собой группу электронов, характерную именно для данного вещества. Если звук проходит через границу двух веществ, то одни электроны должны смениться другими, например более "холодные" более "горячими". При этом от границы будет уноситься тепло, а сама граница будет охлаждаться. Данный эффект похож на известный эффект Пельтье (выделение или поглощение тепла на контакте двух проводников при пропускании тока через них), на основе которого делают холодильники. Однако принципиальное отличие этого эффекта от эффекта Пельтье состоит в том, что он не исчезает даже при очень низких температурах и охлаждение может продолжаться до температур, близких к абсолютному нулю. Возможно, в будущем таким способом удастся получать сверхнизкие температуры. Открытое явление, несомненно, послужит основой как для разработки новых методов исследования проводящих сред, так и для создания целого ряда новых электронных приборов и других технических устройств. Главная КОСМОС ЗЕМЛЯ ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА МИРОЗДАНИЕ |