ابررسانای یک‌طرفه، روزنه‌ای نو برای بهینه‌سازی مصرف انرژی شبکه‌های رایانه‌ای
تاریخ انتشار: ۲۳ خرداد ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۵۲۱۷۴۱۷
پژوهشگران یک دانشگاه هلند می‌گویند مواد به کار رفته در یک ابررسانای نوع جدید به افزایش بهره‌وری انرژی در شبکه‌های رایانه‌ای و سِروِرهای داده منجر خواهد شد.
به گزارش گروه علم و آموزش ایران اکونومیست از پایگاه خبری پاپ‌ساینس، تصور کنید که رایانه شما بتواند بدون گرم شدن با برقی که برای همیشه جریان دارد کار کند.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
دانشمندان اکنون دریافته‌اند که می‌توانند ابررسانایی بسازند که با نمونه‌های قبلی متفاوت است. این ابررسانا امکانی فراهم می‌سازد که برق تنها در یک مسیر جریان پیدا کند. همانند قطاری در سرازیری، در یک طرف آزادانه حرکت می‌کند اما در طرف دیگر با سر بالایی رعب‌آور رو به رو می‌شود. این مساله عجیب به نظر می‌رسد ولی این توانایی برای ساخت مدارهای الکترونیکی که نیروی رایانه را تامین می‌کنند نقش حیاتی دارد. اگر نتایج به دست آمده پایدار باشد، می‌تواند آن آینده منظر را یک گام به واقعیت نزدیک‌تر سازد.
«مظهر علی» فیزیکدان دانشگاه فناوری هلند و یکی از نویسندگان این گزارش تحقیقی منتشرشده در نشریه «نیچر» گفت: اکنون احتمالات جالب زیادی در دسترس است. ابررسانایی با تصورات ما از چگونگی کارکرد (قوانین) فیزیک مغایرت دارد. بطور معمول زمانی که الکتریسیته در طول یک سیم جریان می‌یابد، الکترون‌های داخل آن با مقاومت شدیدی رو به رو می‌شوند و در برابر اتم‌های تشکیل دهنده سیم قرار می‌گیرند. انرژی الکتریکی اغلب به شکل گرما از دست می‌رود. به همین علت است که با لمس وسایل الکترونیکی احساس گرما می‌کنید. این مساله همچنین به معنی کاهش بهره‌وری است.
اما اگر ماده هدایت کننده برق را به طور عمقی سرد کنید، به نقطه‌ای می‌رسید که دانشمندان به آن دمای بحرانی می گویند. دمای دقیق بحرانی بستگی به ماده دارد اما معمولا در حوزه 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 می‌کند. اکنون شما یک ابررسانا ساخته‌اید.
اما الکتریسیته عاری از مقاومت چه شکلی است؟ این بدان معنا است که جریان (برق) می‌تواند از درون یک سیم، از نظر تئوری بطور بی‌پایان و همیشگی بدون پراکنده‌شدن جریان یابد. این دستاورد مهمی در فیزیک است؛ چرا که مطابق قوانین فیزیک، حرکت همیشگی نباید امکان‌پذیر باشد.
این گروه تحقیقاتی از چند سال پیش تحقیق درباره ویژگی‌های یک فلز موسوم به Nb۳Br۸ ساخته شده از اتم‌های «نیوبیم» و «برومین» را شروع کردند. آنها با ساختن ورقه‌های نازک‌تر از این فلز دریافتند که حالت رسانایی آن بیشتر شد. این امر غیرمعمول بود. این محققان 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 ساخته‌اند. چیزی که ساخته‌اند بسیار شبیه یک «دیود» است؛ قطعه‌ای که الکتریسیته را تنها در یک جهت هدایت می‌کند. 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 اعتقاد دارند که چنین وسایلی یک میزبان آشکار دارند: رایانه‌های کوانتومی که ذراتی مانند اتم‌ها را برای ساختن وسایلی مهار می‌کنند تا کارهایی انجام دهند که رایانه‌های متعارف قادر به انجام آنها نیستند.
مشکل اینجاست که مقادیر کمی گرما هم موجب خاموش شدن رایانه‌های کوانتومی خواهد شد و از این رو مهندسان باید آنها را در سردکننده‌های برودتی بسازند که آنها را اندکی بالاتر از صفر مطلق حفظ می‌کند.
اما مشکل دیگر این است که وسایل الکترونیکی معمولی در آن دما به خوبی کار نمی‌کنند، اما یک دیود ابررسانای سرمایی ممکن است در چنین شرایطی کار کند.
ابررایانه‌ها و مراکز بزرگ داده که یک درصد برق جهان را مصرف می‌کنند می‌توانند از این فناوری نوین بهره ببرند. استفاده از ابررساناها در سرورهای داده می‌تواند بهره‌وری 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 بهره‌برداری از آنها در بالای دمای منفی ۳۲۱ درجه فارنهایت است.
با وجود مشکلات موجود، علی و همکارانش امیدوارند که در چند سال آینده به پیشرفت‌های جدیدی در این زمینه دست یابند.
منبع: خبرگزاری ایرنا برچسب ها: انرژی برق ، سیستم الکترونیک ، مصرف بهینه برقمنبع: ایران اکونومیست
کلیدواژه: انرژی برق سیستم الکترونیک مصرف بهینه برق
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت iraneconomist.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایران اکونومیست» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۵۲۱۷۴۱۷ 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:
پافشاری بر پدیده «اوج نفت» هرج و مرج انرژی را تشدید می‌کند
دبیرکل اوپک در مقاله‌ای نوشت به جای سخن گفتن از پایان عصر نفت و پافشاری بر آن باید بر کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای تمرکز کرد.
به گزارش خبرگزاری رویترز، هیثم الغیص به‌تازگی در مقاله‌ای برای نشریه «میس» نوشت: پایان عصر نفت موضوعی غیرقابل تحقق است، زیرا سرعت رشد تقاضای انرژی به‌گونه‌ای پیش می‌رود که انرژی‌های جایگزین در مقیاسی نیستند که بخواهند جای نفت را در سبد مصرف انرژی جهان بگیرند از این رو باید به جای کاهش مصرف نفت، تمرکز را بر کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در فرآیند تولید سوخت‌های فسیلی گذاشت.
وی افزود: روند نگران‌کننده‌ای درباره روایت‌های موجود درباره مصرف نفت وجود دارد که در آنها از عبارت‌هایی مانند پایان عصر نفت استفاده می‌کنند و این موضوع می‌تواند به هرج و مرج در حوزه انرژی دامن بزند.
الغیص در مقاله‌ای که نشریه میس در شبکه اجتماعی ایکس (X) به اشتراک گذاشت، نوشت: اگر در نتیجه کاهش سرمایه‌گذاری‌ها عرضه کاهش یابد، در حالی که تقاضا برای نفت همچنان افزایش یابد، همان‌طور که امروز شاهد چنین روندی هستیم، چه اتفاقی رخ می‌دهد؟
وی ادامه داد: واقعیت این است که پایان عصر نفت محقق‌شدنی نیست.
سازمان کشورهای صادرکننده نفت (اوپک) بر این باور است که مصرف نفت در دهه‌های آینده همچنان رو به افزایش خواهد بود، در حالی که آژانس بین‌المللی انرژی پیش‌بینی می‌کند تقاضا برای نفت تا سال ۲۰۳۰ میلادی به اوج خود می‌رسد.
الغیص در مقاله‌ای برای «میس» نوشت: صنعت نفت در فناوری‌هایی مانند استفاده از جذب کربن و ذخیره‌سازی، هیدروژن پاک و جذب مستقیم هوا سرمایه‌گذاری می‌کند، بنابراین این شرایط نشان از این دارد که امکان کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در فرآیند تولید نفت مورد نیاز جهان فراهم است.
وی در این مقاله آورده است: جهان در دو دهه اخیر بیش از ۹.۵ تریلیون دلار در زمینه دوره گذار به انرژی کم‌کربن سرمایه‌گذاری کرده است، با این حال انرژی‌های بادی و خورشیدی هنوز هم تنها کمتر از ۴ درصد از انرژی مورد نیاز جهان را تأمین می‌کنند و خودروهای برقی ضریب نفوذ جهانی بین ۲ و ۳ درصد دارند،
به گفته الغیص، واقعیت این است که بسیاری از انرژی‌های جایگزین‌ها نمی‌توانند جایگزین نفت در مقیاس لازم شوند، یا در بسیاری از مناطق مقرون به‌صرفه نیستند.
حمله به نمازگزاران در گذره هرات افغانستان/ ۶ نفر شهید شدند