به نقل از «ایسنا»

کاهش مصرف انرژی در رایانه‌ها و وسایل الکترونیکی با ماده جدید

تاریخ انتشار: ۲۷ تیر ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۸۲۵۱۶۸۵

ایسنا/خراسان رضوی برای اولین بار، یک گروه از دانشگاه مینه‌سوتای آمریکا، لایه نازکی از یک ماده نیمه فلزی توپولوژیکی منحصربه‌فرد را سنتز کرده‌اند که دارای پتانسیل تولید قدرت محاسباتی و ذخیره‌سازی حافظه بیشتر و در عین حال مصرف انرژی کمتر است.

به گزارش تک‌اکسپلور، محققان همچنین توانستند این ماده را از نزدیک بررسی کنند که منجر به برخی از یافته‌های مهم در مورد فیزیک خواص منحصر به‌فرد آن شد.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

با توجه به قانون اخیر تراشه‌ها و علم ایالات‌متحده، نیاز فزاینده‌ای به افزایش تولید نیمه هادی‌ها و حمایت از تحقیقاتی برای توسعه مواد تامین‌کننده دستگاه‌های الکترونیکی، وجود دارد. در حالی که نیمه هادی‌های سنتی فناوری پشتیبان بیشتر تراشه‌های رایانه‌ای امروزی هستند، دانشمندان و مهندسان همیشه به‌دنبال مواد جدیدی هستند که بتوانند با انرژی کمتر، نیروی بیشتری تولید تا وسایل الکترونیک را بهتر، کوچکتر و کارآمدتر کنند.

یکی از این نامزدها برای تراشه‌های رایانه‌ای جدید و بهبودیافته، دسته‌ای از مواد کوانتومی به‌نام نیمه فلزات توپولوژیکی است. الکترون‌های موجود در این مواد به روش‌های مختلفی رفتار می‌کنند و به مواد، خواص منحصربه‌فردی می‌دهند که عایق‌های معمولی و فلزات مورد استفاده در دستگاه‌های الکترونیکی فاقد آن هستند. به‌همین دلیل، آنها برای استفاده در دستگاه‌های اسپینترونیک (استفاده از چرخش الکترون‌ها در الکترونیک)، جایگزینی برای دستگاه‌های نیمه‌هادی سنتی که از چرخش الکترون‌ها به‌جای بار الکتریکی برای ذخیره داده‌ها و پردازش اطلاعات استفاده می‌کنند، مورد بررسی قرار می‌گیرند.

در این تحقیق جدید، یک گروه بین‌رشته‌ای از محققان دانشگاه مینه‌سوتا توانستند چنین ماده‌ای را به‌عنوان یک لایه نازک با موفقیت سنتز و ثابت کنند که پتانسیل عملکرد بالا با مصرف انرژی کم را دارد.

جیان-پینگ وانگ، محقق ارشد تحقیق و استاد برجسته گروه مهندسی برق و رایانه دانشگاه مینه‌سوتا گفت: این تحقیق برای اولین بار نشان می‌دهد که می‌توانید یک عایق توپولوژیکی ضعیف را به یک نیمه‌فلز توپولوژیکی با استفاده از راهبرد ناخالصی مغناطیسی تبدیل کنید.

وانگ ابراز کرد: ما به‌دنبال راه‌هایی برای افزایش طول عمر دستگاه‌های الکتریکی خود و در عین حال کاهش مصرف انرژی هستیم و سعی می‌کنیم این کار را به روش‌های غیر سنتی و به روشی متفاوت انجام دهیم.

محققان سال‌ها بر روی مواد توپولوژیکی کار کرده‌اند اما گروه محققان دانشگاه مینه‌سوتا برای اولین بار از فرآیند کندوپاش (یکی از روش‌های لایه نشانی از فاز بخار به‌طور عمده برای تولید لایه فلزات) برای ایجاد این نیمه فلز در قالب لایه نازک استفاده کرد. این روش ثبت شده و سازگار با صنعت است. به گفته وانگ، از آنجایی که فرآیند آنان با صنعت سازگار است، این فناوری می‌تواند به‌راحتی مورد استفاده قرار گیرد و برای ساخت دستگاه‌ها در دنیای واقعی به‌کار گرفته شود.

آندره میخویان، محقق و استاد گروه مهندسی شیمی و علوم مواد دانشگاه مینه‌سوتا بیان کرد: ما هر روز در زندگی خود از وسایل الکترونیکی از تلفن همراه گرفته تا ماشین ظرفشویی و مایکروویو استفاده می‌کنیم. در همه آنها از تراشه استفاده شده است و همه آنها انرژی مصرف می‌کنند. سوال این است که چگونه مصرف انرژی را به حداقل برسانیم؟ این تحقیق گامی در این مسیر است. ما در حال ارائه دسته جدیدی از مواد با عملکرد مشابه یا اغلب بهتر اما با مصرف انرژی بسیار کمتر هستیم.

از آنجایی که محققان چنین ماده با کیفیتی را ساختند، آنان همچنین توانستند خواص این ماده و آنچه آن را بسیار منحصر به‌فرد می‌کند، از نزدیک تجزیه و تحلیل کنند.

تونی لو، محقق و دانشیار گروه مهندسی برق و رایانه دانشگاه مینه‌سوتا اظهار کرد: یکی از کمک‌های اصلی این کار از نقطه نظر فیزیک این است که ما توانستیم برخی از اساسی‌ترین خواص این ماده را بررسی کنیم.

وی افزود: به‌طور معمول، زمانی که شما یک میدان مغناطیسی اعمال می‌کنید، مقاومت طولی یک ماده افزایش می‌یابد اما در این ماده توپولوژیکی خاص، ما پیش‌بینی کرده‌ایم که مقاومت طولی کاهش می‌یابد. ما توانستیم نظریه خود را برای انتقال داده‌های اندازه‌گیری شده اثبات  و وجود یک مقاومت منفی را تأیید کنیم.  

وانگ، میخویان و لو بیش از یک دهه است که با هم روی مواد توپولوژیکی برای نسل بعدی دستگاه‌ها و سیستم‌های الکترونیکی کار می‌کنند، این تحقیق بدون ترکیب تخصص مربوطه آنان در نظریه و محاسبات، رشد مواد و خصوصیات و ساخت دستگاه ممکن نبود.

وانگ خاطرنشان کرد: این کار نه تنها به یک چشم‌انداز الهام بخش نیاز دارد بلکه به شکیبایی زیاد اعضای گروه در چهار رشته و گروه اختصاصی برای کار روی چنین موضوع مهم اما چالش برانگیزی نیاز دارد که به‌طور بالقوه انتقال فناوری از آزمایشگاه به صنعت را امکان‌پذیر می‌سازد.

یافته‌های این تحقیق در مجله Nature Communications منتشر شده است.

انتهای پیام

منبع: ایسنا

کلیدواژه: استانی علمی و آموزشی انرژي استانی اجتماعی استانی اقتصادی استانی شهرستانها استانی فرهنگی و هنری استانی سیاسی استانی علمی و آموزشی كهگيلويه و بويراحمد منطقه مازندران استانی اجتماعی استانی اقتصادی استانی شهرستانها استانی فرهنگی و هنری دانشگاه مینه سوتا مصرف انرژی دستگاه ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۸۲۵۱۶۸۵ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

ابتکار وزارت نیرو برای حل بحران خاموشی‌ها؛ راه‌اندازی پویش!

وزارت نیرو با راه‌اندازی پویش «با انرژی» قصد دارد مصرف‌کنندگان را به مصرف کمتر برق در آستانه فصل تابستان ترغیب کند. این پویش در حالی راه‌اندازی شده که هرساله در فصل تابستان به دلیل مصرف زیاد برق، کشور با قطعی‌های پیاپی برق روبه‌رو می‌شود.

به گزارش تجارت نیوز، اکنون این پرسش مطرح است که آیا در سال‌های گذشته صرفاً به دلیل نبود کمپین، کشور به‌ویژه صنایع در تابستان‌ها در خاموشی فرو می‌رفتند؟ آیا در حال حاضر وزارت نیرو در کنار راه‌اندازی کمپین، اقدامات دیگر ازجمله جذب سرمایه‌گذار را در این زمینه انجام داده است صرفاً قرار است با به‌کارگیری سلبریتی‌ها و صرف هزینه‌های بی‌مورد از آن‌ها استفاده تبلیغاتی کند؟

چنان‌که امروز آیین رونمایی از کمپین «با انرژی» در محل پردیس سینمایی ملت با حضور مدیرعامل توانیر و برخی چهره‌های فرهنگی و ورزشی برگزار شد.

در حاشیه این مراسم، مصطفی رجبی‌مشهدی، مدیرعامل توانیر، در جمع خبرنگاران درباره هدف از برگزاری این کمپین گفت: یکی از شاخص‌های مصرف، شدت مصرف انرژی در کشور است. این شاخص تقریباً در کشور ایران سه برابر متوسط جهانی است. همیشه نیازمند این هستیم که بهینه مصرف کنیم؛ زیرا تقاضا‌های جدیدی به شبکه اضافه شده و نیاز‌ها افزایش پیدا می‌کند.

او افزود: مشترکانی هستند که بیش از ۸۰ درصد تعداد مشترکان کشور را تشکیل می‌دهند و ۵۰ درصد برق اوج مصرف را آن قشر را استفاده می‌کنند. با این کمپین تلاش می‌شود آن‌ها به صرفه‌جویی تشویق شوند. از همین رو هم جایزه و پاداش صرفه‌جویی در دستور کار قرار می‌گیرد.

رجبی‌مشهدی ادامه داد: جایزه‌های متنوعی برای افرادی که مصرف خود را کاهش می‌دهند پیش‌بینی شده است. بیش از ۸۰ میلیون جایزه به کسانی که در کاهش مصرف فعال هستند و مستمراً در این حوزه فعالیت دارند، اهدا خواهد شد.

او ادامه داد: با این کار مشترکان هم برق پایدار دریافت می‌کنند و هم به تامین انرژی بیشتر برای بخش صنایع و کشاورزی کمک می‌کنند. تلاش می‌شود که اقصی نقاط کشور چه در بخش‌هایی که بسیار گرم هستند و چه در بخش‌هایی نظیر بیمارستان‌ها و دیگر بخش‌های خدماتی، تامین انرژی مناسبی داشته باشند.

امکان دریافت چندین نوبت جایزه

مدیرعامل توانیر در پاسخ به این سوال که با وجود ۶۰ مشترک برق چرا ۸۰ میلیون جایزه در نظر گرفته شده است یادآور شد: حدود ۴۲ میلیون مشترک در صنعت برق وجود دارد که از این تعداد ۳۲ میلیون مشترک خانگی هستند. مشترکان خانگی و تجاری که کاهش مصرف برق داشته باشند، به صورت هفتگی در ۲۱ هفته برگزاری پویش، با کاهش مصرف می‌توانند به صورت امتیازی از جوایزی که پیش‌بینی شده است بهره‌مند شوند.

او ادامه داد: کسانی هستند که می‌توانند چندین بار از این جوایز بهره‌مند شوند و محدودیتی در تعداد جوایز هر مشترک نیست. پیش‌بینی می‌شود کسانی که ۱۵ درصد در بخش خانگی و تجاری کاهش مصرف دهند، از جوایز نفیسی مانند خودرو یا ... به صورت قرعه‌کشی برخوردار شوند.

رجبی مشهدی درباره محل تامین اعتبار برای خرید جوایز گفت: سال گذشته ۴۰ درصد مشترکان خانگی در این طرح مشارکت کردند. امید داریم که امسال با افزایش تعداد مشترکان، انرژی بیشتر را به بخش مولد کشور تحویل دهیم. منابع مورد نیاز برای خرید جوایز از طریق صنایع انرژی بر کشور تامین خواهد شد و مشکلی در تامین اعتبارات نیست. همچنین منابع داخلی داریم و بودجه آن متناسب با میزان مشارکت مردم در این پویش است.

او گفت: این پویش از ابتدای خرداد تا پایان شهریور (حدود چهار ماه) که دوره گرم سال است برگزار می‌شود و اطلاع‌رسانی بیشتر از طریق پویش با انرژی انجام خواهد شد.

انتظار حل شدن بحران برق با درخواست از مصرف‌کنندگان

پویش «با انرژی» از مصرف‌کنندگان انتظار دارد از اواسط اردیبهشت‌ماه تا پایان شهریورماه با زیر نظر داشتن روند مصرف برق خود و کاهش آن، از بحران کمبود برق در تابستان جلوگیری شود. پویش «با انرژی» با هدف تشویق مردم به رعایت مدیریت مصرف آغاز شده و قرار است راهکار‌های مدیریت مصرف را به مصرف‌کنندگان آموزش دهد.

حال راه‌اندازی این پویش و اظهارات مدیرعامل توانیر حاکی از آن است که باز هم قرار است انگشت اتهام خاموشی‌ها به سمت مردم نشانه رود و مدیریت برق از طریق مصرف صورت بگیرد. این در حالی است که طی سال‌های گذشته هم چنین سیاستی وجود داشت و هیچ‌گاه نتیجه‌بخش نبود.

ناترازی روزانه برق در تابستان سال گذشته به حدود ۱۰ هزار مگاوات رسیده بوده است. هرساله صنایع و تولیدکنندگان پس از تحمل زمستان بدون گاز و مواجهه با تعطیلی‌های پیایی، تابستان را بدون برق سپری می‌کنند.

دولت در لایحه برنامه هفتم توسعه، رشد ۴.۵ درصدی مصرف برق در هر سال را پیش‌بینی کرده است. به دنبال این پیش‌بینی صنعت برق ایران نیازمند احداث سالانه پنج هزار مگاوات نیروگاه و توسعه انتقال و توزیع نیروی برق است که تحقق آن بدون سرمایه‌گذاری سالانه پنج میلیارد دلاری امکان‌پذیر نیست.

با وجود این، بدون افزایش سرمایه‌گذاری و احداث نیروگاه‌ها برای تولید برق مورد نیاز، انتظار از مصرف‌کنندگان خرد کماکان ادامه دارد. طبیعتاً کاهش مصرف برق افراد جامعه اتفاق خوبی است و باعث کاهش هدررفت این منبع خواهد شد؛ اما نکته مهم این است که مصرف‌کنندگان تاثیر محدودی بر بازار برق ایران دارند. احداث نکردن نیروگاه‌ها، عدم سرمایه‌گذاری مورد نیاز در صنعت برق و در عین حال تعطیلی نیروگاه‌ها بحران برق را بیش از پیش دچار مشکل کرده است.

شایان ذکر است طرح‌های تشویقی و واگذاری بحران به مصرف‌کنندگان و عدم پذیرش مسئولیت وزرا در قبال بحران برق، منجر به حل بحران نمی‌شود. واگذاری حل بحران‌ها به مصرف‌کنندگان و سلب مسئولیت قانون‌گذاران، از رویکرد‌های مهم اتخاذشده در چندین سال گذشته است.