Недавно разработанное транзисторное устройство продемонстрировало исключительный уровень устойчивости в ходе испытаний, показав настолько хорошие результаты, что оно обещает полностью изменить электронику и гаджеты, которыми мы пользуемся каждый день. Исследование опубликовано в журнале Science.
Эти крошечные переключатели играют важную роль практически в каждом современном электронном устройстве, они участвуют в хранении данных и обработке информации в двоичном состоянии «включено» или «выключено», переключаясь туда и обратно несколько раз в секунду.
Благодаря замечательному сочетанию скорости, размера и износостойкости эта новейшая разработка потенциально представляет собой огромное усовершенствование для потребительских устройств, таких как телефоны и ноутбуки, а также для центров обработки данных, которые хранят всю нашу информацию в облаке.
По мнению международной группы исследователей, стоящих за новым исследованием, наши машины и системы могут стать значительно быстрее, эффективнее и надежнее, если эту технологию удастся масштабировать до практического уровня.
«В моей лаборатории мы в основном занимаемся фундаментальной физикой», — говорит физик Пабло Харильо-Эрреро из Массачусетского технологического института (MIT). «Это один из первых и, возможно, самых ярких примеров того, как фундаментальная наука привела к чему-то, что может оказать существенное влияние на практическое применение».
Транзистор изготовлен из недавно изобретенного сверхтонкого сегнетоэлектрического материала (с положительными и отрицательными зарядами на разных уровнях) на основе нитрида бора. Используются два слоя материала, которые слегка смещаются при подаче электричества, изменяя конфигурацию атомов бора и азота.
Такая конструкция делает транзисторы невероятно быстрыми и невероятно тонкими, два свойства, которые могут иметь огромное значение для того, чтобы сделать электронику более компактной и эффективной. Подумайте о возможности упаковать больше памяти и вычислительной мощности в гораздо меньшие устройства, которые потребляют гораздо меньше энергии.
Более того, небольшое смещение слоев также изменяет свойства материала, поэтому износ минимальный. Транзистор способен включаться и выключаться не менее 100 миллиардов раз без признаков износа, что означает, что он гораздо более долговечен, чем устройства хранения флэш-памяти, используемые в настоящее время .
«Каждый раз, когда вы записываете и стираете флэш-память, происходит некоторая деградация», — говорит физик Рэймонд Ашури из Массачусетского технологического института. «Со временем он изнашивается, а это значит, что вам придется использовать очень сложные методы для распределения мест чтения и записи на чипе».
Исследователи, стоящие за изобретением, признают, что предстоит пройти долгий путь, прежде чем эти транзисторы можно будет использовать в реальных устройствах. Создание одного устройства в лаборатории — это хорошее начало, но для сегодняшней электроники нужны миллиарды и миллиарды транзисторов.
Однако команда взволнована тем, куда это может зайти дальше. Это также может оказаться полезным в исследовании других областей физики, например, использование света вместо электричества может вызвать сдвиг слоя.
Очевидно, что наша нынешняя зависимость от технологий и цифровых устройств означает, что любые инновации в этой области могут иметь далеко идущие последствия и преимущества, которые затронут большинство людей на планете.
