Prędkość światła ograniczeniem dla superszybkich przełączników

Prędkość światła ograniczeniem dla superszybkich przełączników

Naukowcy z amerykańskiego Departamentu Energii (DoE) zrealizowali najszybszy na świecie elektryczny przełącznik, dzięki naturalnemu minerałowi magnetycznemu. Wyniki ich prac mogą prowadzić do innowacji w dziedzinie małych tranzystorów, które kontrolują przepływ energii w układach krzemowych.

Dzięki rentgenowskiemu akceleratorowi liniowemu LCLS wygenerowali w magnetycie mikro-przełączenie trwające zaledwie jedną trylionową sekundy. To tysiące razy szybciej niż w obecnie wykorzystywanych tranzystorach.

„To przełomowe badanie po raz pierwszy pokazuje ograniczenie prędkości dla elektrycznego przełączania w tym materiale.", powiedział Roopali Kukreja, badacz ze Stanford University, który jest głównym autorem prac.

Eksperyment wykorzystujący LCLS wykazał również, w jaki sposób reorganizuje się struktura materiału po przyjęciu impulsu lasera. W magnetycie tworzą się w ścisłym sąsiedztwie przewodzące i nieprzewodzące rejony. W tranzystorach nowej generacji mogą one stać się budulcami ścieżek elektrycznych.

Naukowcy na początku skierowali laser w zakresie widma widzialnego w kierunku magnetytu, tworząc nowe półprzewodnikowe struktury, a następnie przełączyli go w zakres promieniowania rentgenowskiego, by móc odnotować efekty przez niego spowodowane. Dzięki temu mogli bardzo dokładnie określić czas, w ciągu jakiego struktura się reorganizowała.

Minerał został schłodzony do minus 190 stopni Celsjusza, aby zablokować ładunki elektryczne w miejscu. Następnym krokiem jest zbadanie zachowania się bardziej złożonych materiałów w wyższych temperaturach – docelowo w temperaturze pokojowej. Naukowcy skupią się w szczególności nad nowo opracowanym materiałem hybrydowym, którego właściwości są lepsze niż magnetytu.

Podczas, gdy właściwości magnetyczne magnetytu są znane od tysięcy lat, eksperyment pokazuje, że jeszcze wiele możemy się dowiedzieć o właściwościach dobrze znanych nam materiałów.

(rr)