Helix nepolapiteľného kovu vzácnych zemín by mohol pomôcť posunúť Moorov zákon na ďalšiu úroveň

Telúrová špirála (Qin a kol., Nature Electronics, 2020)

Aby inžinieri natlačili do vrecka stále viac výpočtového výkonu, musia prísť s čoraz dômyselnejšími spôsobmi, ako pridať tranzistory do už aj tak preplneného priestoru.

Bohužiaľ, existuje limit na to, ako malý môžete vyrobiť drôt. Ale pokrútená forma kovu vzácnych zemín môže mať to, čo je potrebné, aby posunula hranice o niečo ďalej.

Tím výskumníkov financovaný americkou armádou objavil spôsob, ako premeniť skrútené nanodrôty z jedného z najvzácnejších kovov vzácnych zemín, telúr , do materiálu so správnymi vlastnosťami, ktoré z neho robia ideálny tranzistor s priemerom len niekoľkých nanometrov.



'Tento telúrový materiál je skutočne jedinečný,' hovorí Peide Ye , elektroinžinier z Purdue University.

'Vytvára funkčný tranzistor s potenciálom byť najmenší na svete.'

Tranzistory sú pracovným koňom všetkého, čo počíta informácie, pomocou drobných zmien na zabránenie alebo umožnenie toku väčších prúdov.

Zvyčajne sú vyrobené z polovodičových materiálov a možno ich považovať za dopravné križovatky pre elektróny. Malá zmena napätia na jednom mieste otvára bránu pre tok prúdu, ktorý slúži ako spínač aj zosilňovač.

Kombinácie otvorených a uzavretých spínačov sú fyzické jednotky reprezentujúce binárny jazyk, ktorý je základom logiky počítačových operácií. Čím viac máte na jednom mieste, tým viac operácií môžete spustiť.

Už od prvého kusu tranzistor bol prototypovaný pred o niečo viac ako 70 rokmi viedli rôzne metódy a nové materiály k pravidelnému zmenšovaniu tranzistorov.

V skutočnosti bolo zmenšovanie také pravidelné, že spoluzakladateľ počítačového gigantu Intel, George Moore, sa preslávil zaznamenaný v roku 1965 že bude nasledovať trend zdvojnásobenia hustoty tranzistorov každé dva roky.

Dnes ten trend sa značne spomalil . Po prvé, viac tranzistorov na jednom mieste znamená viac nahromadenia tepla.

Existuje však len toľko spôsobov, ako môžete oholiť atómy z materiálu a stále ho nechať fungovať ako tranzistor. To je miesto, kde prichádza telúr.

Hoci to nie je úplne bežný prvok v zemskej kôre, je to veľmi žiadaný polokov, ktorý si našiel miesto v rôznych zliatinách, aby zlepšil tvrdosť a pomohol mu odolávať korózii.

Má tiež vlastnosti polovodiča; za určitých okolností vedie prúd a za iných pôsobí ako odpor.

Inžinieri boli zvedaví na jeho charakteristiky v nanoúrovni, preto vypestovali jednorozmerné reťazce prvku a dôkladne sa na ne pozreli pod elektrónovým mikroskopom. Prekvapivo, supertenký „drôt“ nebol práve úhľadnou líniou atómov.

Atómy kremíka vyzerajú rovno, ale tieto atómy telúru sú ako had. Toto je veľmi originálny druh štruktúry,“ hovorí Ye .

Pri bližšom skúmaní prišli na to, že reťazec pozostával z párov atómov telúru spojených silne k sebe a potom sa naskladal do kryštálovej formy stiahnutej do špirály slabším van der Waalove sily .

Vybudovanie akéhokoľvek druhu elektroniky zo zvlneného nanodrôtu si vyžaduje problémy, takže aby dali materiálu nejakú štruktúru, výskumníci začali hľadať niečo, do čoho by ho zapuzdreli.

Riešením, zistili, bolo a nanotrubice nitridu bóru. Telúrová špirála nielenže úhľadne vkĺzla dovnútra, ale trubica fungovala ako izolátor a zaškrtávala všetky políčka, vďaka ktorým by vyhovovala životu ako tranzistor.

Najdôležitejšie je, že celý polovodičový drôt mal priemer len 2 nanometre, čo ho radí do rovnakej ligy ako1 nanometer zaznamenaný pred niekoľkými rokmi.

Čas ukáže, či to tím dokáže ďalej stlačiť s menším počtom reťazí, alebo či to bude na okruhu fungovať podľa očakávania.

Ak to bude fungovať podľa očakávania, mohlo by to prispieť k ďalšej generácii miniaturizovanej elektroniky,potenciálne zníženie veľkosti na polovicusúčasných špičkových mikročipov.

'Ďalej výskumníci optimalizujú zariadenie, aby ďalej zlepšili jeho výkon, a demonštrujú vysoko efektívny funkčný elektronický obvod pomocou týchto malých tranzistorov, potenciálne prostredníctvom spolupráce s výskumníkmi ARL,' hovorí Joe Qiu , programový manažér Úradu pre výskum armády.

Aj keď sa tento koncept presadí, je tu množstvo ďalších výziev, ktoré musí zmenšujúca sa technológia prekonať, kým ju nájdeme vo vrecku.

Zatiaľ čo telúr nie je v súčasnosti považovaný za vzácny zdroj, napriek jeho relatívnej vzácnosti, mohol by byť veľmi žiadaný v budúcej elektronike, ako sú solárne články.

Tento výskum bol publikovaný v r Prírodná elektronika .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.