Прорив у науці про матеріали здатні зробити комп’ютери в тисячу разів швидшими

Прорив у науціУ міру того, як технологія виготовлення все більш мініатюрних, швидких і енергоефективних кремнієвих чіпів підходить до фізичних меж, вчені експериментують з безліччю нових матеріалів, які могли б замінити кремній. Нове дослідження, проведене командою з Національної лабораторії прискорення частинок SLAC із США, додає в список кілька нових багатообіцяючих кандидатів.

У статті, нещодавно опублікованій в журналі «Nature Materials», вони описують результати своїх спостережень за процесом електричного перемикання у магнетиті – природному магнітному оксиді заліза. Здатність виступати в якості перемикача, який може бути або «включений» (проводить струм), або «вимкнений» (не проводить) є базисом для транзистора – будівельного елемента будь-якої електричної схеми. І хоча магнетит сам по собі не може замінити кремній, це дослідження відкриває двері для інших східних матеріалів.

Дослідження показали, що електричний стан магнетиту може перемикатися за одну трильйонну частку секунди – це в тисячі разів швидше, ніж у сучасних транзисторах. За теорією, комп’ютер, зроблений на чіпах з магнетиту замість кремнію, зміг би працювати в стільки ж разів швидше. Але оскільки магнетиту необхідне охолодження до -130 градусів Цельсія, щоб зафіксувати його електричні заряди, він навряд чи знайде собі дорогу в комп’ютери де-небудь в далекому майбутньому.

Але що вражає навіть більше, ніж сам матеріал – так це метод, застосований для його дослідження. До сьогоднішнього дня учені не могли спостерігати процес перемикання станів в конкурентах кремнію, оскільки оптичні лазери, які застосовувалися для цього, не були достатньо точні. За допомогою інтенсивних рентгенівських спалахів, які тривають всього лише один квадрильйон частки секунди, дослідники, нарешті, зуміли побачити момент перемикання матеріалу від ізолятора до провідника. Вони також виявили, що тільки деякі атоми матеріалу «включалися», а інші залишалися в стані ізолятора – проте електрони знаходили спосіб обійти ці ділянки, демонструючи, що для виконання функцій транзистора матеріалу не потрібно повне перемикання.

Тепер вчені сподіваються продовжити експеримент з матеріалами, які можуть функціонувати при кімнатній температурі. Одним з таких перспективних матеріалів є діоксид ванадію, з яким дослідники і працюють зараз. Якщо їм вдасться знайти речовину, яка здатна вести себе так само, як магнетит, але при більш високій температурі – то наступним кроком стане пошук способу змінювати його стан без лазера – в ідеалі, за допомогою коротких сильних електричних імпульсів, як у традиційному транзисторі. Коли це станеться, зараз складно передбачити, проте дослідники вважають, що їх команда вже зробила чималий стрибок у потрібному напрямку.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

*