Дихалькогениды увеличат скорость компьютера в миллион раз

Согласно исследованию, проведенному Государственным университетом штата Джорджия, дихалькогениды переходных металлов (TMDC) обладают оптическими свойствами, которые можно использовать для ускорения работы компьютеров в миллион раз и для хранения информации в миллион раз более энергоэффективно.

Компьютеры работают в масштабе времени доли наносекунды, но исследователи предполагают, что создание компьютеров на основе TMDC, атомно-тонких полупроводников, могло бы заставить их работать в масштабе фемтосекунды, в миллион раз быстрее. Это также увеличит скорость памяти компьютера в миллион раз.

«Нет ничего быстрее, кроме света, - сказал доктор Марк Штокман (Mark Stockman), ведущий автор исследования и директор Центра нанооптики. - Единственный способ построить гораздо более быстрые компьютеры - это использовать оптику, а не электронику. Электроника, которая используется в современных компьютерах, не может работать быстрее, поэтому инженеры увеличивают количество процессоров. Мы предлагаем использовать TMDC, чтобы сделать компьютеры в миллион раз эффективнее. Это принципиально другой подход к информационным технологиям».

Исследователи предлагают теорию, согласно которой TMDC могут обрабатывать информацию в течение нескольких фемтосекунд (1 fs = 10-15 s). TMDC имеет гексагональную структуру решетки, которая состоит из слоя атомов переходного металла, зажатого между двумя слоями атомов халькогена. Эта шестиугольная структура способствует увеличению скорости процессора компьютера, а также обеспечивает более эффективное хранение данных.

TMDC имеют ряд положительных качеств, в том числе стабильность, нетоксичность, легкость и механическую прочность. Примеры включают дисульфид молибдена (MOS2) и диселенид вольфрама (WSe2). TMDC являются частью большого семейства 2D-материалов, которое так названо вследствие их необычайной тонкости в один или несколько атомов. В этом исследовании ученые также установили оптические свойства TMDC, которые позволяют им работать очень быстро.

В гексагональной решетчатой структуре TMDC электроны вращаются по орбитам в разных состояниях, причем некоторые электроны вращаются влево, а другие вправо в зависимости от их положения на шестиугольнике. Это движение вызывает новый эффект, который называется топологическим резонансом. Такой эффект позволяет читать, записывать или обрабатывать небольшое количество данных всего за несколько фемтосекунд.

Существует множество примеров TMDC, поэтому в будущем исследователи хотели бы определить, какой из них лучше всего использовать для компьютерных технологий