«Неправильные» электроны позволят снизить энергозатратность компьютерных вычислений

Электроны, в нарушение всех известных законов двигающиеся перпендикулярно внешнему электрическому полю, могут стать основой нового поколения сверхэкономичных компьютеров. Так считают авторы этого открытия, профессор MIT Леонид Левитов и профессор Манчестерского университета, сэр Андре Гейм (Andre Geim), рассказавшие о нем на страницах свежего номера Science.

Материал, в котором электроны, подобно парусникам, идущим против ветра, распространяются под контролируемым углом к приложенному полю, это графен, за открытие которого профессор Гейм получил Нобелевскую премию, правда, с некоторыми модификациями.

Он наложен на слой другого двумерного материала, нитрида бора, известного как «белый графен», и кристаллические решетки их совмещены. Благодаря этому образуется «суперрешетка», в отличие от металлического чистого графена имеющая полупроводящие свойства.

Кроме того, если в традиционном графене электроны двигаются подобно безмассовым частицам, то в суперрешетке их масса уже ненулевая. Это и приводит к новому релятивистскому поведению, выражающемуся в заметном отклонении электронов от привычной траектории.

Данный эффект, не имеющий, как утверждают его первооткрыватели, известных аналогов в физике частиц, расширяет наше понимание происходящего в сложных, так называемых, топологических материалах.

Эксперименты дают основания предположить, что транзисторы, сделанные из графеновой суперрешетки, должны отличаться сниженным энергопотреблением по сравнению с обычными полупроводниковыми транзисторами: носители заряда дрейфуют в них перпендикулярно электрическому полю, рассеивая меньше энергии. Исследователи смогли изготовить первый такой транзистор, ставший олицетворением тех перспектив, которые открывают системы на базе графена для альтернативных путей обработки информации.