Електричний струм і другий закон термодинаміки в концепції наноелектроніки «знизу – вгору»

Автори: Кругляк Ю.О., Ременяк Л.В.

Рік: 2016

Випуск: 20

Сторінки: 91-109

Анотація

У рамках концепції «знизу – вгору» сучасної наноелектроніки розглядаються потоки електронів і тепла через провідник з урахуванням навколишнього середовища і будується рівноважна термодинаміка провідника з струмом, підкреслюється роль в ній фоковских станів, обговорюється накопичення інформації в нерівноважному стані і докладно аналізується модель інформаційно-керованого акумулятора і зв’язок її з принципом Ландауера про мінімальну енергію, необхідну для стирання одного біта інформації, який нещодавно пройшов експериментальну перевірку. Вводиться поняття квантової ентропії та обговорюються окремі аспекти її застосування, підкреслюється актуальність інтегрування спінтроніки та магнетроники у зв’язку з майбутнім переходом до спінової архітектури обчислювальних пристроїв.

Теги: інформаційна ємність; нанофизика; наноэлектроника; принцип Ландауэра; термодинамика резистора

Список літератури

  1. Кругляк Ю.О. Уроки наноелектроніки. Виникнення струму, формулювання закону Ома і моди провідності в концепції «знизу – вгору» / Ю.О. Кругляк, Н.Ю. Кругляк, М.В. Стріха // Sensor Electronics Microsys. Tech. – 2012. – Т. 9, № 4. – C. 5–30.
  2. Кругляк Ю.О. Уроки наноелектроніки. Роль електростатикі і контактів в концепції «знизу – вгору» /Ю.О. Кругляк М.В. Стріха/ Sensor Electronics Microsys. Tech. – 2014. – Т. 11, № 4. – С. 5.
  3. Feynman R.P. Statistical Mechanics. San Francisco: Benjamin – Cummings, 1972.
  4. Кругляк Ю.О. Уроки наноелектроніки: термоелектричні явища в концепції «знизу – вгору» / Ю.О. Кругляк, Н.Ю. Кругляк, М.В. Стріха // Sensor Electronics Microsys. Tech. – 2013. – Т. 10, № 1. – С. 6–21.
  5.  Fock V. Konfigurationsraum und zweite Quantelung. Z. Phys., 1932, vol.75, pp. 622-647.
  6. Моздор Е.В. Матричные элементы операторов физических величин на одноконфигурационных функциях радикалов / Е.В. Моздор, Ю.А. Кругляк, В.А.Куприевич // Теор. экспер. химия. – 1969. – Т. 5, № 6. – С. 723–730.
  7. Kuprievich V.A., Kruglyak Yuri A., Mozdor E.V. Full configuration interaction for the benzyl radical. Intern.J.Quantum Cem, 1970, vol.4, no.1, pp. 73-87.
  8.  Kuprievich V.A., Kruglyak Yu.A., Mozdor E.V. The Configuration Interaction Method in the Second Quantization Representation. Croat.Chem.Acta, 1971, vol.43, pp.1-13.
  9. Kruglyak Yu.A., Mozdor E.V., Kuprievich V.A. Study of the Electronic Structure of Radicals by the CI Method. 1. Matrix Elements of the Physical Value Operators. Croat.Chem.Acta, 1971, vol.43, pp.15-23.
  10. Kruglyak Yuri A., Ukrainsky I.I. Study of the electronic structure of alternant radicals by the DODS method. Intern. J. Quantum Chem, 1970, vol.4, no.1, pp. 57–72.
  11. Украинский И.И. Изучение электронной структуры альтернантных радикалов методом расщепленных орбиталей / И.И. Украинский, Ю.А. Кругляк //УФЖ. – 1970. – Т. 15, № 7. – С. 1068-1081.
  12. Kruglyak Yuri A., Dyadyusha G.G. Torsion Barriers of End-Groups in Cumulenes. I. General Consideration. Theor. Chim.Acta, 1968, vol.10, pp.23–32.
  13. Dill Ken A., Bromberg Sarina. Molecular Driving Forces: Statistical Thermodynamics in Biology, Chemistry, Physics, and Nanoscience, 2nd Edition. New York: Garland Science, 2010.
  14. Salahuddin Sayeef, Datta S. An All Electrical Spin Detector. Sixth IEEE Conference on Nanotechnology, 2006, vol.2, pp.834 – 837.
  15. Кругляк Ю.О. Уроки наноелектроніки: Спінтроніка в концепції “знизу – вгору” / Ю.О. Кругляк, Н.Ю. Кругляк, М.В. Стріха // Sensor Electronics Microsys. Tech. – 2013. – Т.10, № 2. – С. 5–37.
  16. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике / К. Шеннон. — М: Изд-во ИЛ, 2002.
  17. Волькенштейн М.В. Энтропия и информация / М.В. Волькенштейн. – М: Изд-во “Наука”, 2006.
  18. Landauer Rolf. Irreversibility and heat generation in the computing process. IBM J. Res. Dev, 1961, vol.5, pp. 183-191.
  19. Bennett Charles H. Notes on Landauer’s principle. Reversible Computation and Maxwell’s Demon. History and Philosophy of Modern Physics, 2003, vol.34, pp. 501–510.
  20. Bérut Antoine, Arakelyan Artak, Petrosyan Artyom, Ciliberto Sergio, Dillenschneider Raoul, Lutz Eric. Experimental verification of Landauer’s principle linking information and thermodynamics. Nature, 2012, vol.483, pp. 187–189.
  21. Leff H.S., Rex A.F. (Eds). Maxwell’s Demon 2 Entropy, Classical and Quantum Information, Computing. Bristol: Institute of Physics Publishing, 2003. 502 p.
  22. Datta S. Nanodevices and Maxwell’s Demon. Lecture Notes in Nanoscale Science and Technology. Vol.2. Nanoscale Phenomena: Basic Science to Device Applications. Berlin: Springer, 2008 (Eds: Z.K. Tang, P. Sheng).
  23. Кругляк Ю.О. Уроки наноелектроніки: Метод нерівноважних функцій Гріна в матричному зображенні. Теорія / Ю.О. Кругляк, М.В. Стріха //Sensor Electronics Microsys. Tech. – 2013. – Т.10, №3. – С. 22–35.
  24. Кругляк Ю.О. Уроки наноелектроніки: Квантова інтерференція і дефазіровка в методі нерівноважних функцій Гріна. / Ю.О. Кругляк, М.В. Стріха // Sensor Electronics Microsys. Tech. – 2014. – Т.11, №3. – С. 5.
  25. Кругляк Ю.О. Уроки наноелектроніки: Транспорт спінів в моделі НРФГ і квантовий спіновий ефект Хола в концепції «знизу – вгору». / Ю.О. Кругляк, М.В. Стріха // Sensor Electronics Microsys. Tech. – 2014. – Т.11, №2. – С. 5.
  26. Horodecki R., Horodecki P., Horodecki M., Horodecki K. Quantum entanglement. Rev. Mod. Phys, 2007, vol.81, no.2, pp. 865–942.
  27. Friedman Jonathan R., Sarachik Myriam P. Single-Molecule Nanomagnets. Ann. Rev. Cond. Matter Phys, 2010, vol.1, pp. 109-128.
Завантажити повний текст (PDF)