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:
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 2148 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 1943 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 2421 0 Технология
0
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 1968 0 Технология
0
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 2205 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 2547 0 Технология
0
Тротуар стадиона замостят плиткой, собирающей энергию шагов
Нехитрые устройства, которые поместят на тротуар, будут конвертировать энергию ходьбы туристов в электричество. Генератор электричества, работающий от кинетической энергии прохожих, создан британской компанией Pavegen Systems. Её руководителю Лоренсу Кембел-Куку пришла в голову мысль о том, что на популярных туристических ..
2011-10-23 2483 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 1988 0 Технология
0
Солнечная энергетика конкурентоспособна с газовой
В текущем году инвестиционный банк Lazard опубликовал свой ежегодный сравнительный анализ экономики технологий электрической генерации позже обычного. «Юбилейная»Самый интересный и показательный слайд исследования, как обычно, второй — тот, где сравнивается приведённая стоимость производства электричества (Levelized ..
2017-01-07 4006 0 Технология
0
Ученые создали искусственную кожу из нанотрубок
Ученые Стэнфордского университета изобрели  искусственную кожу, которая ощущает нажатия, щепотки и прикасания. Датчики, изготовлены из силиконовой пленки и матрицы жидких углеродных нанотрубок обеспечивают возврат материала в его первоначальную форму, не смотря на количество проделанных над ним действий.  В сжатом виде, прохождение ..
2011-10-27 2981 0 Технология
0
В Бразилии построят крупнейшую солнечную электростанцию
Министерство энергетики Бразилии объявило о начале инвестиционного проекта по возведению плавучей солнечной электростанции мощностью в 350 МВт. Станцию планируют расположить в бассейне Амазонки. Стоимость электричества, произведенного на станции, будет колебаться в пределах 68 - 77 долл. за 1 МВт-ч. Кроме солнечной энергии, солнечная станция ..
2015-06-19 2358 0 Технология
0
Дом-матрас: солнце плюс электроника
Разработчики концепции CHIP задались целью создать жилой дом, полностью обеспечивающий собственные потребности в энергии. Они даже перестарались: этот дом генерирует втрое больше электричества, чем ему необходимо. Концепт CHIP House (Compact Hyper-Insulated Prototype, «Компактный гипер-изолированный прототип) занял ..
2012-02-6 1908 0 Технология
0
Солнечная энергия – альтернатива традиционной
День Солнца отмечают во всем мире. В Парке солнца Московского планетария все посвящено этому светилу. Интерес к нему огромен, ведь его излучение - основной источник энергии на Земле. [Владимир Лобанов,  сотрудник Московского планетария]:«Из-за того, что Солнце – газовый шар, ..
2012-05-10 2488 0 Технология
0
Бывшая атомная американская электростанция станет водородной
Американская электростанция Sheldon в Небраске, до 1970-х годов проработавшая на атомном реакторе, будет переделана на сжигание газа для выработки электричества. Как сообщает IEEE Spectrum, в качестве топлива в электростанции будет использоваться водород. Благодаря такой переделке местные власти рассчитывают ..
2017-07-14 19701 0 Технология
0
Германия побила рекорд по производству солнечной энергии
Согласно исследованию, произведенному Институтом индустрии возобновляемых источников энергии, немецким энергетикам удалось поставить мировой рекорд по производству солнечной энергии за час. Как сообщает Reuters, замеры показали, что в полдень 25 и 26 мая солнечные станции производили 22 гигаватта электричества в час. Это эквивалентно ..
2012-05-27 3004 0 Технология
0