Latest Publications & Patents on Exascale Computing

Mode-locking is a technique for producing extremely short laser pulses, on the order of picoseconds ([latex]10^{-12}[/latex] s) to femtoseconds ([latex]10^{-15}[/latex] s). It works by forcing the many longitudinal modes of the laser cavity to oscillate with a fixed phase relationship. This causes the modes to interfere constructively, creating a single, intense, ultrashort pulse circulating in the cavity.

Top-down synthesis involves creating nanomaterials by starting with a larger, bulk material and breaking it down or patterning it to the nanoscale. Key techniques include mechanical methods like ball milling and lithographic methods like photolithography, electron-beam lithography, and nanoimprint lithography. These methods are often used for creating structured surfaces and integrated circuits, but can suffer from surface imperfections.

Flywheel energy storage (FES) works by accelerating a rotor (flywheel) to a very high speed and maintaining the energy in the system as rotational kinetic energy. The energy stored is proportional to the square of the rotational speed. When energy is extracted, the flywheel's rotation slows down. The formula for stored energy is [latex]E = \frac{1}{2} I \omega^2[/latex], where I is the moment of inertia and ω is the angular velocity.

يستكشف مجال الإلكترونيات الجزيئية استخدام جزيئات فردية أو مجموعات جزيئية نانوية كمكونات إلكترونية أساسية. يهدف هذا النهج إلى بناء دوائر كهربائية بأقصى درجات التصغير، متجاوزًا بذلك تقنيات السيليكون التقليدية. تشمل المكونات الرئيسية الأسلاك الجزيئية، والمفاتيح، والمقومات، مستفيدةً من خصائص ميكانيكا الكم، مثل نفق الإلكترونات عبر المدارات الجزيئية، في وظائفها.

يُعدّ منهج فيزياء الفشل (PoF) نهجًا هندسيًا في مجال الموثوقية، يستخدم معارف علم المواد والفيزياء لفهم آليات السبب الجذري للفشل ونمذجتها. وبدلًا من الاعتماد كليًا على البيانات الإحصائية من حالات الفشل السابقة، يركز هذا المنهج على التنبؤ بالفشل من خلال تحليل العمليات الفيزيائية (مثل الإجهاد، والتآكل، والزحف) التي تؤدي إلى التدهور والانهيار.

The Quantum Size Effect describes the phenomenon where the electronic and optical properties of a material change as its size approaches the nanoscale. When the dimensions of a material become comparable to the electron's de Broglie wavelength, quantum confinement occurs. This quantizes the electron energy levels, leading to a size-dependent band gap, [latex]E_g(R) \approx E_{g,\b\u\lk} + \frac{\hbar^2\pi^2}{2R^2}(\frac{1}{m_e^*} + \frac{1}{m_h^*})[/latex].

The equilibrium vapor pressure of water over a liquid surface in moist air ([latex]p^*_{H_2O,a}[/latex]) is slightly greater than the equilibrium vapor pressure over a pure water surface ([latex]p^*_{H_2O}[/latex]). This difference is quantified by the water vapor enhancement factor, [latex]f_w[/latex], which depends on temperature and the pressure of the moist air. The relationship is [latex]p^*_{H_2O,a} = f_w(T, p_{ms}) \cdot p^*_{H_2O}[/latex].

The discovery that europium-doped yttrium vanadate ([latex]YVO_4:Eu^{3+}[/latex]) could act as a brilliant red phosphor was a critical breakthrough for color television. Before this, red phosphors were weak, resulting in dull colors. The intense, narrow-band red emission from the [latex]Eu^{3+}[/latex] ion allowed for bright, vibrant color displays, dramatically improving the quality of color TV and setting the standard for display technology.

طُوّر نظام UNISURF على يد المهندس الفرنسي بيير بيزييه لشركة رينو في ستينيات القرن الماضي، وكان من أوائل أنظمة التصميم بمساعدة الحاسوب/التصنيع بمساعدة الحاسوب ثلاثية الأبعاد. وتمثّل ابتكاره الأساسي في استخدام ما يُعرف الآن بمنحنيات وأسطح بيزييه. وهي منحنيات بارامترية تُحدّدها مجموعة من نقاط التحكم، مما يسمح بإنشاء أشكال حرة معقدة لهياكل السيارات بطريقة بديهية ورياضية.

Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES) systems store energy in the magnetic field created by the flow of direct current in a superconducting coil. The energy can be stored indefinitely as long as the coil is kept at superconducting temperatures, as there is virtually no energy loss due to electrical resistance. The stored energy is given by [latex]E = \frac{1}{2} L I^2[/latex].

The Ganz-Griesser whiteness index is a linear formula widely used, particularly in the textile industry. It is derived from CIE tristimulus values and is defined as [latex]W_{GG} = Y - Px - Qy + C[/latex], where P, Q, and C are constants specific to the illuminant and observer. For the D65/10° condition, the formula is [latex]W_{GG} = Y - 1868.322x - 3695.690y + 1809.441[/latex].

Lithium-ion batteries function via an intercalation mechanism, a reversible insertion of ions into a layered host material. During discharge, lithium ions ([latex]Li^+[/latex]) de-intercalate from a negative electrode (anode), typically graphite, and move through a non-aqueous electrolyte to intercalate into a positive electrode (cathode), typically a metal oxide. Electrons travel through the external circuit, creating current.

يشير عمق التفريغ (DoD) إلى النسبة المئوية لسعة البطارية التي تم تفريغها. وهو عكس حالة الشحن (SoC)، حيث يعني عمق التفريغ 100% أن البطارية فارغة. يعتمد عمر دورة البطارية بشكل كبير على متوسط ​​عمق التفريغ؛ فكلما انخفضت دورات عمق التفريغ (مثل التفريغ إلى 80% فقط من السعة) زادت بشكل ملحوظ عدد الدورات التي تتحملها البطارية.

MEMS scaling laws describe how physical forces and properties change as device dimensions shrink to the microscale. Unlike the macroscopic world dominated by gravity and inertia, micro-domains are governed by surface forces like surface tension, viscosity, and electrostatic forces. For example, force due to gravity scales with volume ([latex]L^3[/latex]), while electrostatic force scales with area ([latex]L^2[/latex]), becoming relatively stronger at smaller sizes.