Team finder to teoretiske fysikmodeller ækvivalente

To Yale-NUS College studerende er en del af et forskerhold, der konkluderede, at to forskellige matematiske modeller, som beskriver det samme fysiske fænomen, er i det væsentlige ækvivalente. Opdagelsen kan få konsekvenser for fremtidig forskning i magnetoresistens og dens praktiske anvendelser i en lang række elektroniske enheder. Efter at have implementeret de to forskellige modeller af magnetoresistens som computersimuleringer, Lai Ying Tong, 21, og Silvia Lara, 22, fandt, at de to simuleringer gav lignende resultater under identiske forhold. Magnetoresistens er et fysisk fænomen, hvor et materiales elektriske resistivitet ændres, når det udsættes for et magnetfelt. Forskningen blev publiceret i det peer-reviewede tidsskrift Fysisk gennemgang B i december 2017.

De to Yale-NUS bachelorstuderende arbejdede på projektet under mentorskab af lektor Shaffique Adam fra Yale-NUS College og Institut for Fysik ved National University of Singapores (NUS) Naturvidenskabelige Fakultet, og lektor Meera Parish fra Monash University. De blev guidet af Navneeth Ramakrishnan, en kandidatstuderende ved Institut for Fysik ved NUS Det Naturvidenskabelige Fakultet og NUS Center for Avancerede 2D Materialer, som tjekkede deres resultater og skrev papiret. Resultaterne gav en samlet teoretisk ramme til at forstå et fænomen kendt som 'lineær umættet magnetoresistens', samt klare forudsigelser om, hvordan man kan manipulere effekten. Forud for deres forskning, to separate teoretiske matematiske modeller var blevet foreslået til at beskrive, hvordan fænomenet virker:Random Resistance Network (RRN) modellen og Effective Medium Theory (EMT) modellen. Empirikere, der udforsker magnetoresistens, henviser generelt til en af ​​disse to modeller for at kontekstualisere deres eksperimenter, men giver ikke en detaljeret sammenligning mellem teorierne og deres eksperimentelle resultater. Dette seneste fund forener ikke kun de to eksisterende teorier, men validerer også, at disse teorier er nøjagtige beskrivelser, som matcher eksperimentelle data.

Resultaterne har en direkte indflydelse på fremtidig forskning i magnetoresistens, som har praktiske anvendelser i en bred vifte af elektroniske enheder, såsom hastighedssensorer, mobiltelefoner, vaskemaskine, og bærbare computere. Principperne for magnetoresistens bruges i øjeblikket i magnetisk hukommelseslagring i harddiske, og visse virksomheder sigter mod at producere følsomme magnetometre - enheder, der måler magnetiske felter - der kan fungere ved stuetemperatur. Dette er en milliard-dollar industri, som understøtter applikationer i mange aspekter af hverdagen lige fra advarsler om bilkollisioner til sporing af udbrændthed i trafiklys.

Fru Lai og fru Lara begyndte denne forskning som et sommerforskningsprojekt i deres første år på bacheloruddannelsen, under vejledning af professor Adam, som også er hos Center for Avancerede 2D Materialer på NUS. Advokatprofessor Adam fremhævede begge studerendes roller i forskningen, bemærker, at de gennemgik eksisterende litteratur, implementeret de matematiske modeller i industristandardsoftwaremiljøet MATLAB, samt kørt simuleringerne og de efterfølgende analyser. De studerende præsenterede også forskningsresultaterne på internationale konferencer, såsom American Physical Society March Meeting 2017.

Yale-NUS College finansierede bachelorstuderende til at arbejde på dette projekt. "Dette niveau af bachelorengagement, ikke kun i forskningen, men i udformningen af ​​værkets retning er yderst sjælden. På Yale-NUS, naturvidenskabelige studerende er i stand til at deltage aktivt i sådan forskning meget tidligt i deres læringserfaring, " sagde professor Adam.