Нещодавно розроблений транзисторний пристрій продемонстрував надзвичайний рівень стійкості під час тестів, фактично показавши настільки хороші результати, що обіцяє змінити електроніку та гаджети, якими ми користуємося щодня. Ці крихітні перемикачі необхідні майже в кожному сучасному електронному пристрої, який бере участь у зберіганні даних і обробці інформації у двійковому стані «увімкнено» або «вимкнено», перемикаючись вперед і назад кілька разів на секунду.
Завдяки вражаючому поєднанню швидкості, розміру та стійкості до зношування, цей останній дизайн потенційно представляє величезне оновлення для споживчих пристроїв, таких як телефони та ноутбуки, а також центрів обробки даних, які зберігають усю нашу інформацію в хмарі. За словами міжнародної команди дослідників, що стоїть за новим дослідженням, наші машини та системи можуть стати значно швидшими та ефективнішими, а також надійнішими, якщо технологію можна масштабувати до практичного рівня.
«У моїй лабораторії ми в основному займаємося фундаментальною фізикою, — каже фізик Пабло Джарілло-Ерреро з Массачусетського технологічного інституту (MIT). «Це один із перших і, мабуть, найдраматичніших прикладів того, як дуже фундаментальна наука призвела до чогось, що могло мати великий вплив на застосування».
Транзистор виготовлено з нещодавно винайденого ультратонкого сегнетоелектричного матеріалу (з позитивними та негативними зарядами на різних рівнях) на основі
нітриду бору. Використовується два шари матеріалу, які злегка зміщуються під час подачі електрики, змінюючи конфігурацію атомів бору та азоту.
Ця конструкція робить транзистори неймовірно швидкими та неймовірно тонкими, дві властивості, які можуть зробити величезну різницю в тому, щоб зробити електроніку більш компактною та ефективнішою. Подумайте про можливість упакувати більше пам’яті та обчислювальної потужності в набагато менші пристрої, які споживають набагато менше енергії.
Щобільше, невелике зміщення шарів також змінює властивості матеріалу, тому знос або розриви мінімальні. Транзистор здатний вмикатися та вимикатися принаймні 100 мільярдів разів без жодних ознак зносу, що означає, що він набагато довговічніший, ніж флеш-пам’ять, яка зараз використовується.
«Кожного разу, коли ви записуєте та стираєте флеш-пам’ять, ви отримуєте певне погіршення», — каже фізик Реймонд Ашуорі з MIT. «З часом він зношується, а це означає, що вам доведеться використовувати деякі дуже складні методи для розповсюдження, де ви читаєте та пишете на чіпі».
Дослідники винаходу визнають, що попереду довгий шлях, перш ніж ці транзистори можна буде використовувати в реальних пристроях. Створення одного пристрою в лабораторії — хороший початок, але для сучасної електроніки потрібні мільярди і мільярди транзисторів.
Однак команда в захваті від того, куди це може піти далі. Це також може виявитися корисним у дослідженні інших галузей фізики, наприклад використання світла замість електрики може викликати зсув шару. Очевидно, що наша нинішня залежність від технологій і цифрових пристроїв означає, що будь-які інновації в цій галузі можуть мати далекосяжні наслідки та переваги, які вплинуть на більшість людей на планеті.
«Якщо я думаю про всю мою кар’єру у фізиці, це робота, яка, на мою думку, може змінити світ через 10-20 років», — каже Ашуорі. Дослідження опубліковано в Science.