luźny
Odkryli krótkotrwały stan, który może prowadzić do szybszych i bardziej energooszczędnych urządzeń komputerowych.
Obwody elektroniczne, które obliczają i przechowują informacje, zawierają miliony maleńkich przełączników, które kontrolują przepływ prądu elektrycznego. Głębsze zrozumienie, jak działają te małe przełączniki, może pomóc naukowcom w przesuwaniu granic nowoczesnego informatyki. .
Naukowcy wykonali teraz pierwsze zdjęcia atomów poruszających się wewnątrz jednego z tych przełączników podczas włączania i wyłączania. Między innymi odkryli krótkotrwały stan wewnątrz przełącznika, który pewnego dnia może zostać wykorzystany do szybszych, bardziej energooszczędnych urządzeń obliczeniowych.
Zespół badawczy z Department of Energy’s SLAC National Accelerator Laboratory, Stanford University, Hewlett Packard Laboratories, Pennsylvania State University i Purdue University opisuje swoją pracę w artykule opublikowanym w Nauka Dzisiaj.
„Te badania są przełomem w ultraszybkiej technologii i nauce” – mówi naukowiec SLAC i współpracownik Xijie Wang. „Po raz pierwszy naukowcy zastosowali ultraszybką dyfrakcję elektronów, która może wykryć drobne ruchy atomów w materiale poprzez rozpraszanie silnej wiązki elektronów z próbki, aby obserwować działanie urządzenia elektronicznego”.
przechwytywanie sesji
W tym eksperymencie można by wykorzystać specjalnie zaprojektowane mikroelektroniczne przełączniki zespołu wykonane z dwutlenku wanadu, modelowego materiału kwantowego, który mógłby zostać wykorzystany jako klucz do przyszłych obliczeń. Materiał ma również zastosowanie w komputerach inspirowanych mózgiem ze względu na jego zdolność do tworzenia impulsów elektronicznych, które naśladują impulsy nerwowe wystrzeliwane w ludzkim mózgu.
Naukowcy wykorzystali impulsy elektryczne, aby przełączać te przełączniki między stanem izolacji a stanem przewodzenia, robiąc zdjęcia pokazujące drobne zmiany w rozmieszczeniu ich atomów w ciągu jednej miliardowej sekundy. Te zdjęcia, zrobione z Ultraszybka kamera dyfrakcji elektronów SLAC, MeV-UED, zostały zszyte razem, aby stworzyć molekularną warstwę ruchów atomów.
Zespół wykorzystał impulsy elektryczne (niebieskie chybotanie) do przełączania specjalnie zaprojektowanych przełączników między stanami izolującym i przewodzącym i wykonał migawki subtelnych zmian w rozmieszczeniu ich atomów za pomocą impulsów elektronowych (białych) z ultraszybkiego źródła dyfrakcji elektronów SLAC, MeV -UED. Te migawki zostały połączone w błonę molekularną, która ujawniła zmiany zachodzące w ciągu jednej miliardowej sekundy. (Krajowe Laboratorium Akceleratora Grega Stewarta/SLAC)
powiedział współpracownik Aaron Lindenberg, śledczy dla Stanford Institute of Materials and Energy Sciencess (SIMES) w SLAC i profesor na Wydziale Inżynierii Materiałowej na Uniwersytecie Stanforda. „Jednocześnie mierzy również, jak właściwości elektroniczne tego materiału zmieniają się w czasie”.
Korzystając z tej kamery, zespół odkrył nowy stan pośredni w materiale. Powstaje, gdy materiał reaguje na impuls elektryczny, przełączając się ze stanu izolującego do stanu przewodzącego.
Wiadomo, że materiał użyty w tych badaniach występuje w dwóch postaciach: stanu przewodzącego, który przewodzi elektryczność, oraz stanu dielektrycznego, który nie istnieje. W warunkach naturalnych oba stany mają nieco inne rozmieszczenie atomów i potrzeba energii, aby przejść z jednego do drugiego. Naukowcy odkryli, że po porażeniu prądem materiały te przechodzą w stan przejściowego przewodzenia, w którym przechodzą z dielektryka w przewodzący bez zmian w rozmieszczeniu atomów. (Krajowe Laboratorium Akceleratora Grega Stewarta/SLAC)
„Stany izolujące i przewodzące mają nieco inne układy atomowe i zwykle potrzeba energii, aby przejść od jednego do drugiego” – powiedział naukowiec SLAC i współpracownik Xiaozhe Shen. „Ale kiedy przejście następuje przez ten stan pośredni, zmiana może nastąpić bez żadnych zmian w układzie atomowym”.
Otwarcie okna na ruch atomowy
Chociaż stan pośredni jest obecny przez kilka milionowych części sekundy, stabilizuje się z powodu niedoskonałości materiału.
„Całkowity miłośnik kawy. Miłośnik podróży. Muzyczny ninja. Bekonowy kujon. Beeraholik.”
More Stories
Niezwykle rzadkie połączenie dwóch form życia rodzi dramatyczne przewidywania ewolucyjne: „Nie zauważyliśmy tego”
NASA odkrywa amerykańskie lokalizacje drzew Artemis Moon
Badania genetyczne borykają się z problemem różnorodności, który badaczom trudno rozwiązać