Физики поймали рекордное переключение электричества

Физики поймали рекордное переключение электричества

Учёные из Национальной ускорительной лаборатории SLAC измерили время, которое потребовалось для перевода магнетита (минерала с природными магнитными свойствами) из не проводящего состояния в проводящее. Как выяснилось, это процесс занимает всего одну триллионную долю секунды, а это в тысячу раз быстрее, чем на самых современных транзисторах.

"Это исследование определило лимит скорости переключения электричества в данном материале", — поясняет ведущий автор исследования Роопали Кукреджа (Roopali Kukreja) из Стэнфордского университета.

В ходе эксперимента учёные использовали рентгеновский лазер на свободных электронах LCLS. Для начала учёные направили на образец магнетита луч лазера видимого света, который изменил электронную структуру материала на атомном уровне.

После этого минерал "подсветили" ультракороткой вспышкой рентгеновского излучения, вследствие чего физики смогли впервые изучить структурные и временные изменения в образце, вызванные первым лучом лазера.

Оказалось, что внутри материала образуются непроводящие "островки", окружённые проводящими областями. Эти островки изоляции, которые не проводят электрический ток, образованы "тримеронами". Тримероны представляют собой пирамидки из трёх атомов железа, которые "запирают" электрический заряд внутри себя. То, что они существуют, учёные выяснили лишь недавно — в 2012 году.

Реструктуризация (а значит, и переход из непроводящего состояния в проводящее) началась всего через пару сотен квадриллионных долей секунды после того, как на минерал направили луч лазера.

Исследователи несколько раз меняли периодичность рентгеновских вспышек, чтобы в точности измерить, сколько времени потребовалось материалу для изменения состояния.

Статья физиков из Стэнфорда, которая вышла в журнале Nature Materials, описывает, как два состояния проводимости и непроводимости могут сосуществовать в одном материале одновременно. По словам авторов, их работа может лечь в основу технологий будущего, необходимых для создания транзисторов нового поколения.

Впрочем, у этой технологии есть и свои недостатки, препятствующие немедленному её внедрению на рынок. Магнетит должен быть охлаждён до -190 °С.

"Мы надеемся найти материал с похожими свойствами, который будет работать при комнатной температуре", — рассказывает Кукреджа в пресс-релизе.

К слову, они уже начали следующий этап своего исследования, главной целью которого является поиск материалов, работающих также эффективно при более высоких температурах. Теперь вместо магнетита в ход идут гибридные материалы. Успех уже есть, но до комнатных температур дело пока не дошло.

Главный постановщик эксперимента Герман Дюрр (Hermann Dürr) заявил, что полупроводники, используемые для производства современной электроники, безнадёжно устарели, и мир давно нуждается в куда более быстрых и компактных компьютерах.

Также по теме: Физики научились включать и выключать магнитное поле графена  Изобретён биологический транзистор, который поможет проводить вычисления прямо в клетках  Установлен рекорд скорости передачи данных "по воздуху"  Американские инженеры создали фотонный транзистор   Инженеры собрали самый гибкий транзистор на нанотрубках

vesti.ru

Похожие новости:
Создан быстрый прозрачный транзистор из дешёвых органических материалов
Учёные из Стэндфордского университета (Stanford University) и университета Небраски-Линкольна (University of Nebraska–Lincoln) представили тонкие прозрачные полупроводники, которые могут стать основой для недорогих высокопроизводительных электронных устройств. Уже несколько лет инженеры по всему миру пытаются использовать дешёвые богатые углеродом ..
2014-01-10 1603 0 Технология
0
Лучший транзистор построили при помощи ДНК
В лаборатории точно на фантастической кухне — учёные готовят микросхемы нового поколения. Блюдо — крошечная пластина из кремния, на которой аккуратно разложены выпрямленные или, как говорят учёные, "расчёсанные" нити ДНК. Манипуляции с газами и растворами, и вот химик-кулинар готов ..
2013-09-10 1613 0 Технология
0
Физики сделали «суперлинзу» для передачи электричества на расстояние
Физики под руководством Ярослава Уржумова из Университета Дьюка, создали устройство, которое повышает эффективность электромагнитной индукции для передачи электричества на расстояние. Описание устройства опубликовано в журнале Scientific Reports, кратко о нем можно прочитать на сайте университета. «Суперлинза» представляет собой квадрат ..
2014-01-14 1564 0 Технология
0
В домах США снижается использования электричества
Среднее количество электроэнергии, потребляемой в США одним домохозяйством, упало до самого низкого уровня с 2001 года, когда у людей из гаджетов были только примитивные мобильные телефоны и карманные компьютеры Palm. Снижение потребления электричества в домашнем хозяйстве связывают с тем, что электрические ..
2014-01-06 1777 0 Технология
0
Физики разработали графеновый транзистор
Физики из Швеции и Германии представили прототип транзистора на основе графена и соединения кремния и углерода, которому не требуются металлические электроды. По словам ученых, роль электродов играют полоски графена, соединенные с карбидом кремния, являющимся полупроводником.По словам исследователей, функции ..
2012-07-19 2047 0 Технология
0
Физики побили рекорд дальности квантового шифрования
Китайские физики реализовали один из алгоритмов квантовой криптографии на рекордных дистанциях — свыше 400 километров. Это примерно на 100 километров превосходит предыдущий рекорд. Однако скорость генерации ключа для шифрования на таких дистанциях невелика — за три месяца эксперимента авторам удалось передать лишь ..
2016-06-30 1653 0 Технология
-1
Физики запутали рекордное количество атомов
Физикам из Стэнфордского университета удалось создать самую большую квантовую систему, состоящую из запутанных атомов. Все частицы в ней, число которых достигает полмиллиона, могут мгновенно взаимодействовать друг с другом, каким бы большим не было расстояние между ними. Статья ..
2017-04-19 8200 0 Технология
0
Ученые научились управлять памятью при помощи излучения
Физики из Франции и Германии изучили тепловую память и возможность управления ею при помощи излучения. Результаты своих исследований ученые опубликовали в журнале Physical Review Letters. В качестве физической реализации тепловой памяти ученые предложили использовать пару небольших тонких ..
2014-08-18 1474 0 Технология
0
Ученые создали лампочку шириной всего в 100 атомов
Физики из Университета Калифорнии в Лос-Анжелесе разработали самую маленькую в мире лампу накаливания. Разработка настолько мала, что увидеть ее невооруженным глазом почти невозможно, рассмотреть лампу можно лишь тогда, когда она горит, да и то зрение для этого должно быть отличным.По ..
2012-08-3 1802 0 Технология
0
Солнечная энергия становится дешевле угольной
Согласно Соглашению о приобретении электроэнергии, заключённым между El Paso Electric Company и First Solar, электричество, добытое тонкоплёночными фоточувствительными элементами, будет продаваться компании El Paso Electric Company за 5,8 центов за киловатт-час (кВт-час). Это на 4-8 цента дешевле, чем угольная энергия, стоимость ..
2013-02-11 2014 0 Технология
0
Стэнфордские физики создали световой расщепитель воды
Эта технология позволит в промышленных масштабах производить водород. Американские физики научились использовать тонкие пластинки из кремния и сверхтонкую нанопленку из никеля в качестве основы для дешевого прибора, способного расщеплять молекулы воды на водород и кислород в течение долгого времени, и опубликовали инструкцию ..
2013-11-15 2207 1 Технология
1
Китайские термоядерщики получили рекордную температуру
Физики в Китае на термоядерном реакторе Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) получили рекордную для аналогичных установок температуру в 49,99 миллиона градусов по Цельсию. Об этом сообщает издание South China Morning Post.Полученная водородная плазма в EAST в три раза горячее ..
2016-02-05 1903 0 Технология
1
Ученые создали нановолокна, проводящие ток в цементе
Исследователи из Университета в Аликанте («University of Alicante»)разработали цементирующий материал, который объединяет углеродные нановолокна в своем составе, превращая таким образом цемент в проводник электричества. Это последний прогресс, разработанный и запатентованный американской исследовательской группой Департамента Гражданского Строительства («Civil ..
2013-07-31 1808 0 Технология
0
«Отрицательные» кластеры атомов водорода впервые получили в лаборатории
Физики из университета Иннсбрука (Австрия), Свободного университета Берлина и Университета Лейчестера впервые получили отрицательно заряженные кластеры из большого количества атомов водорода. Некоторые теоретики предсказывают, что такие кластеры могут существовать в межзвездном пространстве. Наиболее устойчивыми оказались ..
2016-12-30 4247 0 Технология
0
Искусственные листья могут стать новым источником энергии
Технология "искусственных листьев" может прийти на смену нефти, обеспечив энергией корабли, самолеты и автомобили. Ученые планируют разработать технологию переработки углекислого газа в углеводородное топливо посредством фотосинтезирующих бактерий. Исследователи выразили надежду на то, что эта технология появится в течение ..
2012-02-20 2153 0 Технология
0