Достигнута максимальная скорость электронной коммутации

Исследователи Национальной лаборатории ускорителя SLAC Министерства энергетики США экспериментально зарегистрировали максимальную возможную скорость электрической коммутации в магнетите, естественном магнитном минерале. Полученные ими результаты опубликованы 28 июля в журнале Nature Materials.

Используя источник когерентного рентгеновского излучения Linac Coherent Light Source (LCLS) ученые установили, что для включения-выключения вентиля в образцах магнетита требуется всего одна триллионная доля секунды. Это в тысячи раз быстрее, чем позволяют транзисторы, применяемые сегодня.

Эксперимент с LCLS также продемонстрировал, как под воздействием лазерного импульса видимого света электронная структура образцов быстро (за квадриллионные доли секунды) реорганизуется в непроводящие «островки», окруженные областями, проводящими электричество. Следующий за первым, видимым импульсом, сверхкороткий «удар» рентгеновского излучения высокой интенсивности позволял ученым впервые изучить подробности изменений, происходящих в возбужденном образце.

Слегка перестраивая интервал следования рентгеновских импульсов можно было точно измерить промежуток времени, необходимый для переключения материала между непроводящим и проводящим состояниями, и наблюдать происходящие при этом изменения атомарной структуры.

Результаты исследования свидетельствуют, что такие проводящие и непроводящие состояния могут сосуществовать и создавать пути для электричества в следующем поколении транзисторных устройств. Их интерпретация стала возможной благодаря прошлогоднему открытию другого коллектива ученых, сумевших впервые идентифицировать тримероны — базовые строительные блоки электронной структуры магнетита на атомарном уровне. Каждый из тримеронов образован тремя атомами железа, удерживающими электронный заряд.

Для исследований образцы магнетита требовалось охлаждать до −190 °C, поэтому дальнейшая работа коллектива ученых будет нацелена на поиск более сложных материалов и технологий для реализации скоростной коммутации и других экзотических свойств при комнатных температурах. Один из перспективных гибридных материалов уже продемонстрировал в экспериментах высокую частоту переключений при температурах, близких к комнатной, что делает его лучшим, чем магнетит, кандидатом для коммерческого применения.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI