Novi materijal mogao bi generisati više računarske snage i memorije uz manju potrošnju energije
Tim sa Univerziteta u Minesoti je prvi put sintetisao tanki film jedinstvenog topološkog polumetalnog materijala koji bi mogao da generiše više računarske snage i memorije uz manju potrošnju energije.
Bliska analiza materijala pružila je ključne uvide u fiziku njegovih jedinstvenih svojstava
Kao što pokazuje nedavni CHIPS and Science Act Sjedinjenih Država, postoji sve veća potreba za povećanjem proizvodnje poluprovodnika i podrškom istraživanju koje se bavi razvojem materijala koji napajaju elektronske uređaje širom sveta. Iako su tradicionalni poluprovodnici tehnologija koja stoji iza većine današnjih računarskih čipova, naučnici i inženjeri uvek traže nove materijale koji mogu generisati više snage uz manju potrošnju energije kako bi elektronika postala bolja, manja i efikasnija.
Jedan od takvih kandidata za ove nove i poboljšane računarske čipove je klasa kvantnih materijala nazvanih topološkim polumetalima. Elektroni u ovim materijalima se ponašaju na različite načine, dajući materijalima jedinstvena svojstva koja tipični izolatori i metali koji se koriste u elektronskim uređajima nemaju. Iz tog razloga se istražuju za upotrebu u spintroničkim uređajima, alternativi tradicionalnim poluprovodničkim uređajima koji koriste spin elektrona umesto električnog naboja za skladištenje podataka i obradu informacija. U ovom novom istraživanju, multidisciplinarni tim istraživača sa Univerziteta u Minesoti uspeo je da uspešno sintetiše takav materijal u obliku tankog filma – i da dokaže da ima potencijal za visoke performanse uz nisku potrošnju energije.
“Ovo istraživanje prvi put pokazuje da možete da pređete sa slabe topološke izolatora na topološki polumetal koristeći strategiju magnetnog dopinga”, rekao je Jian-Ping Wang, jedan od autora rada i Distinguished McKnight University Professor i Robert F. Hartmann Chair u Odeljenju za električno inženjerstvo i računarstvo Univerziteta u Minesoti. “Tražimo načine da produžimo vek trajanja naših električnih uređaja, a istovremeno smanjimo potrošnju energije, i pokušavamo da to uradimo na nekonvencionalne i inovativne načine.”
Istraživači su godinama radili na topološkim materijalima, ali tim sa Univerziteta u Minesoti prvi je koristio patentiran proces raspršivanja kompatibilan sa industrijom, da napravi ovaj polumetal u obliku tankog filma. Zbog toga što je njihov proces kompatibilan sa industrijom, tehnologija se može lakše usvojiti i koristiti za proizvodnju uređaja za stvarne svrhe.
“Svaki dan u našim životima koristimo elektronske uređaje, od mobilnih telefona do mašina za pranje sudova i mikrotalasnih pećnica. Svi koriste čipove. Sve troši energiju”, rekao je Andre Mkhoyan, autor rada i Ray D. and Mary T. Johnson Chair i profesor na Odeljenju za hemijsko inženjerstvo i nauku o materijalima Univerziteta u Minesoti. “Pitanje je kako minimizirati tu potrošnju energije? Ovo istraživanje je korak u tom smeru. Dolazimo sa novom klasom materijala sa sličnim ili često boljim performansama, ali uz mnogo manju potrošnju energije.”
Zbog toga što su istraživači napravili visokokvalitetni materijal, takođe su mogli pažljivo analizirati njegova svojstva i ono što ga čini jedinstvenim.
“Jedan od glavnih doprinosa ovog rada sa fizičkog gledišta je to što smo mogli da proučavamo neka od najfundamentalnijih svojstava ovog materijala”, rekao je Tony Low, autor rada i Paul Palmberg Associate Professor u Odeljenju za električno inženjerstvo i računarstvo na Univerzitetu u Minesoti. “Normalno, kada primenite magnetsko polje, longitudinalni otpor materijala će se povećati, ali kod ovog određenog topološkog materijala predvideli smo da će se smanjiti. Bili smo u mogućnosti da potvrdimo našu teoriju na osnovu merenih transportnih podataka i potvrdimo da doista postoji negativan otpor.”
Low, Mkhoyan i Wang su više od deceniju sarađivali na topološkim materijalima za elektronske uređaje i sisteme sledeće generacije – ovo istraživanje ne bi bilo moguće bez kombinovanja njihovih specifičnih stručnosti u teoriji i računarstvu, rastu i karakterizaciji materijala i izradi uređaja.
“Nije dovoljno imati inspirišuću viziju, već i veliko strpljenje u četiri discipline i posvećenu grupu članova tima koji rade na tako važnoj, ali izazovnoj temi, koja će potencijalno omogućiti prelazak tehnologije iz laboratorije u industriju”, zaključio je Wang.
Izvor: Scitechdaily
