Ученые Северо-Восточного университета открыли метод управления электронным состоянием материалов по запросу. Этот прорыв способен ускорить работу электроники в тысячу раз и повысить ее эффективность, пишет Phys.org.
Используя технику «термического гашения», включающую нагрев и охлаждение, ученые могут изменять свойства квантового материала: превращать его из металла-проводника в изолятор и обратно практически мгновенно. Это похоже на принцип работы транзистора, благодаря которому компьютеры уменьшились от больших комнатных устройств до компактных смартфонов. По словам профессора физики Грегори Фите, такая техника способна преобразовать всю электронную промышленность.
«Каждый, кто когда-либо пользовался компьютером, сталкивался с моментом, когда ему хотелось бы, чтобы что-то загружалось быстрее. Нет ничего быстрее света, и мы используем свет для управления свойствами материалов по сути на максимально возможной скорости, допускаемой физикой», — комментирует эксперт.
Облучая светом квантовый материал под названием 1T-TaS₂ при температуре, близкой к комнатной, ученые достигли «скрытого металлического состояния», которое до сих пор было стабильным только при криогенно низких температурах. Альберто де ла Торре, доцент физики и руководитель проекта, уточнил, что такое состояние сохраняется месяцами, чего раньше добиться не удавалось. Сейчас основная задача специалистов заключается в управлении свойствами материала с высокой точностью и скоростью, что позволит использовать его в практических устройствах.
До сих пор электронная техника нуждалась одновременно в проводниках и изоляторах, а также в грамотно разработанном интерфейсе между ними. Новое исследование предлагает решение, позволяющее использовать единственный материал, способный переключаться между двумя режимами с помощью света. «Теперь нам больше не потребуется решать проблему взаимодействия разных элементов — все реализуется внутри одного материала. А роль промежуточного звена теперь играет свет, действующий даже при гораздо более широких интервалах температуры», — объясняет Фите.
Новое исследование расширяет предыдущие работы, в которых использовались сверхбыстрые лазерные импульсы для кратковременного изменения электропроводности материалов. По мнению эксперта, нынешняя плотность полупроводниковых элементов достигла предела эффективности, поэтому крошечные квантовые материалы с уникальными свойствами становятся ключевым фактором дальнейшего прогресса в разработке электроники.
Ранее ученые сделали прорыв в области хранения данных, разработав уникальную молекулу — новый тип одно-молекулярного магнита, который способен сохранять информацию при температуре, доступной для охлаждения обычным жидким азотом. Подробнее об этом написано в другом материале Hi-Tech Mail.
