Исследователи из Северо-Восточного университета совершили потрясающий прорыв, создав принципиально новый класс электронных компонентов, которые работают в тысячи раз быстрее традиционных кремниевых аналогов. Это обещает кардинальные изменения в устройстве всей электронной техники.
Традиционно электронные схемы полагаются на два основных компонента: проводящие материалы, пропускающие электрический ток, и изолирующие материалы, препятствующие прохождению тока. До недавнего времени оба элемента использовались отдельно и на их основе создавалась сложная архитектура схем.
Теперь команда исследователей нашла способ объединить обе функции в одном материале, называемом 1T-TaS₂. Уникальность этого материала заключается в его способности мгновенно переходить между состоянием идеального проводника и идеальной изоляции.
Материал может оставаться в проводящем состоянии даже при комнатной температуре, тогда как ранее подобное поведение наблюдалось исключительно при крайне низких температурах.
Основная особенность открытия состоит в том, что переход между этими состояниями осуществляется с помощью воздействия света. Излучение фотонов активизирует электронный слой материала, переводя его в нужное состояние практически мгновенно.
Альберто де ла Торре, один из авторов исследования, объясняет: «Процессоры, работающие на гигагерцевых частотах, благодаря такому подходу могут ускориться до терагерцевого диапазона. Мы говорим о тысячекратном увеличении производительности».
Новая технология избавляет от необходимости комбинировать различные материалы, используемые для создания проводимости и изоляции. Она создает единую платформу, способную автоматически изменять свои свойства под воздействием внешнего сигнала. Такое изменение приведет к появлению более простых, миниатюрных и энергоэффективных устройств.
Причем экономия пространства будет феноменальной. Современные производители вынуждены размещать микросхемы в трёхмерных конструкциях, пытаясь втиснуть максимальное количество функций в минимальный объем. Но даже это имеет пределы, создающие необходимость поиска новых материалов.
Грегори Фиете, второй участник команды, отметил: «Наша работа показывает, что новые подходы в материаловедении сейчас имеют решающее значение для прогресса в электронике. Электронные устройства следующего поколения требуют качественно иной парадигмы, которая откроет дверь к значительным улучшениям в скорости обработки и хранении информации».
По мнению экспертов, данная технология может совершить переворот в компьютерных архитектурах аналогично тому, как некогда полупроводниковый транзистор сделал возможным рождение персональных компьютеров.
Ожидается, что применение нового материала приведёт к развитию миниатюрных, высокоскоростных и энергоэкономичных устройств. Возможность создания дешёвого и эффективного способа передачи сигналов в сотни раз быстрее существующих создаст основу для новой эры мобильных и портативных устройств, облачных сервисов и интернета вещей.
Сегодняшнее ограничение по скоростям определяется физическими пределами кремния. Появление квантовых переключателей, основанных на принципе мгновенного изменения свойств материала, выводит электронную технику на совершенно новый уровень производительности.
Источник: https://interestingengineering.com/innovation/electronics-quantum-leap-silicon
Больше интересного – на медиапортале https://www.cta.ru/