O nouă metodă de schimbare a stărilor electronice la cerere ar putea face electronică de 1.000 de ori mai rapidă și mai eficientă, spun cercetătorii.
Într -un nou studiu publicat la 27 iunie în Jurnal Fizica naturiioamenii de știință au descoperit că încălzirea controlată și răcirea unui material cuantic îi permite ambelor izolați și conduiți Electricitate, în funcție de temperatură.
Acest material, numit 1T-TAS₂, ar putea înlocui convențional Componente de siliciu în electronică, inclusiv laptopuri și smartphone -uri. Materialele cuantice ar putea îndeplini aceleași sarcini mai repede în timp ce preia exponențial mai puțin spațiu, a sugerat echipa de cercetare.
Dacă materiale precum 1T-TAS₂ ar fi adoptate pentru utilizare în electronice, cantitatea de informații pe care le-ar putea procesa într-o secundă ar crește de 1000 de ori. “Procesoarele lucrează în Gigahertz chiar acum. Viteza schimbării pe care aceasta ar permite -o să vă permită să mergeți la Terahertz”, Alberto de la Torreun fizician material la Universitatea de Nord -Est și autorul principal al studiului, a declarat într -un declaraţie.
Stingerea termică
Tehnica pe care au folosit -o cercetătorii se numește stingere termică. Implică lumină strălucitoare pe un material care are unic Proprietăți cuantice Când este activat pentru a -și crește temperatura. În cazul 1T-TAS₂, trăsătura activată este conductivitatea metalică.
Această „stare metalică ascunsă” stabilă, așa cum o numesc cercetătorii în studiu, a fost obținută anterior, dar numai la temperaturi criogenice reci și pentru mai puțin de o secundă. Noile cercetări demonstrează că această proprietate poate fi obținută prin fluctuații de temperatură la mai multe temperaturi practice -în jur de -100 grade Fahrenheit (-73 grade Celsius), cu peste 250 de grade mai calde decât experimentele trecute -au spus oamenii de știință în declarație. Mai mult, materialul 1T-TAS₂ își poate menține conductivitatea luni întregi cu această metodă, care nu a fost niciodată realizată.
Când lumina este îndepărtată, temperatura materialului scade și 1T-TAS₂ se întoarce în starea sa de izolare inițială. Rezultatul este comparabil cu un tranzistor – Un dispozitiv semiconductor în majoritatea electronicelor moderne care controlează fluxul de electricitate. Avansarea tranzistoarelor, În conformitate cu legea lui Mooreeste adesea creditat odată cu micșorarea computerelor de pe mașini care au ocupat odată camere pentru cele care se pot încadra în buzunar.
Înțelegerea modului de a controla materialele cuantice are potențialul de a transforma în mod similar electronica, Gregory Fietea declarat un fizician teoretic la Universitatea Northeastern și coautor al lucrării, în declarație.
„Pentru ce tragem este cel mai înalt nivel de control asupra proprietăților materiale”, a spus el. “Vrem să facă ceva foarte rapid, cu un rezultat foarte sigur, pentru că acesta este genul de lucruri care pot fi apoi exploatate într -un dispozitiv.”
„Nu este nimic mai rapid decât lumina”
Găsirea unei modalități de a schimba între stările de conductivitate la temperaturi mai ridicate este un schimbător de jocuri pentru înlocuirea tehnologiei bazate pe siliciu, a explicat Fiete. Silicon tradițional semiconductori conțin multe componente logice dens pline de dens, care au limitări fizice.
Deoarece această nouă tehnică combină atât proprietăți conductive, cât și izolatoare într -un singur obiect, materialele cuantice ar putea îndeplini aceleași sarcini ca și componentele de siliciu, utilizând mult mai puțin spațiu. „Eliminăm una dintre provocările inginerești, punând totul într -un singur material”, a spus el.
De asemenea, stingerea termică poate crește viteza de calcul, deoarece se bazează pe lumină pentru a controla conductivitatea. „Toți cei care au folosit vreodată un computer întâlnesc un punct în care își doresc ceva s -ar încărca mai repede”, a adăugat Fiete. „Nu e nimic mai repede decât luminași folosim lumină pentru a controla proprietățile materialelor la cea mai rapidă viteză posibilă permisă de fizică. “
Această cercetare deschide un viitor nou pentru electronică, unul în care inginerii pot avea control instantaneu asupra proprietăților unui material. „Suntem într -un moment în care pentru a obține îmbunătățiri uimitoare în stocarea informațiilor sau viteza de funcționare, avem nevoie de o nouă paradigmă”, a spus Fiete. „Despre asta este cu adevărat această lucrare”.