סליל של מתכת אדמה נדירה חמקמקה יכול לעזור לדחוף את חוק מור לשלב הבא

סליל טלוריום (Qin et al., Nature Electronics, 2020)

כדי לדחוס יותר ויותר כוח מחשוב לכיס שלך, המהנדסים צריכים למצוא דרכים גאוניות יותר ויותר להוסיף טרנזיסטורים לחלל צפוף ממילא.

למרבה הצער, יש גבול לכמה קטן אתה יכול לעשות חוט. אבל לצורה מעוותת של מתכת אדמה נדירה יש את מה שצריך כדי לדחוף את הגבולות עוד קצת.

צוות חוקרים במימון צבא ארה'ב גילה דרך להפוך ננו-חוטים מעוותים של אחת ממתכות האדמה הנדירות ביותר, טלוריום , לחומר בעל המאפיינים הנכונים שהופכים אותו לטרנזיסטור אידיאלי בקוטר של כמה ננומטרים בלבד.

'חומר הטלוריום הזה הוא באמת ייחודי,' אומר פייד יה , מהנדס חשמל מאוניברסיטת פרדו.

'זה בונה טרנזיסטור פונקציונלי עם פוטנציאל להיות הקטן בעולם'.

טרנזיסטורים הם סוס העבודה של כל דבר שמחשב מידע, באמצעות שינויים זעירים אחראי למנוע או לאפשר זרימת זרמים גדולים יותר.

בדרך כלל עשויים מחומרים מוליכים למחצה, ניתן לחשוב עליהם כעל צמתים תנועה עבור אלקטרונים. שינוי מתח קטן במקום אחד פותח את השער לזרימת הזרם, ומשמש גם כמתג וגם כמגבר.

שילובים של מתגים פתוחים וסגורים הם היחידות הפיזיות המייצגות את השפה הבינארית העומדת בבסיס ההיגיון בפעולות מחשב. ככזה, ככל שיש לך יותר בנקודה אחת, כך תוכל לבצע יותר פעולות.

מאז ה-chunky הראשון טרנזיסטור היה אב טיפוס לפני קצת יותר מ-70 שנה, מגוון שיטות וחומרים חדשים הובילו לצמצום קבוע של הטרנזיסטור.

למעשה ההתכווצות הייתה כל כך קבועה עד שמייסד שותף של ענקית המחשבים אינטל, ג'ורג' מור, היה מפורסם צוין בשנת 1965 שהוא יעקוב אחר מגמה של טרנזיסטורים המוכפלים בצפיפות כל שנתיים.

היום, המגמה הזאת האטה במידה ניכרת . ראשית, יותר טרנזיסטורים במקום אחד פירושו יותר הצטברות חום.

אבל יש גם רק כל כך הרבה דרכים שאתה יכול לגלח אטומים מחומר ועדיין לתפקד כטרנזיסטור. וזה המקום שבו הטלוריום נכנס לתמונה.

למרות שזה לא בדיוק יסוד נפוץ בקרום כדור הארץ, זוהי מתכת למחצה עם ביקוש גבוה, שמוצאת מקום במגוון סגסוגות כדי לשפר את הקשיות ולעזור לה להתנגד בפני קורוזיה.

יש לו גם תכונות של מוליך למחצה; נושא זרם בנסיבות מסוימות ופועל כנגד תחת נסיבות אחרות.

מהנדסים, סקרנים לגבי מאפייניו בקנה מידה ננו, גידלו שרשראות חד-ממדיות של היסוד ובחנו אותן מקרוב תחת מיקרוסקופ אלקטרונים. באופן מפתיע, ה'חוט' הסופר-דק לא היה בדיוק שורה מסודרת של אטומים.

״אטומי הסיליקון נראים ישרים, אבל אטומי הטלוריום האלה הם כמו נחש. זהו סוג מאוד מקורי של מבנה,' אומר יא .

בבדיקה מעמיקה יותר הם גילו שהשרשרת עשויה מזוגות של אטומי טלוריום המחוברים זה לזה בחוזקה, ואז נערמים לצורת גביש נמשכת לסליל על ידי חלשים יותר. כוחות ואן דר ואל .

בניית כל סוג של אלקטרוניקה מננו-חוט מקומט זה רק לבקש צרות, אז כדי לתת לחומר מבנה כלשהו, ​​החוקרים חיפשו משהו להכיל אותו.

הפתרון, הם מצאו, היה א ננו-צינור של בורון ניטריד. לא רק שסליל הטלוריום החליק בצורה מסודרת פנימה, הצינור פעל כמבודד, מתקתק את כל הקופסאות שיתאימו לחיים כטרנזיסטור.

והכי חשוב, כל החוט המוליך למחצה היה בקוטר של 2 ננומטר בלבד, מה ששם אותו באותה ליגה כמושיא ננומטר שנקבע לפני כמה שנים.

הזמן יגיד אם הצוות יכול לסחוט אותו עוד יותר עם פחות שרשראות, או אפילו אם הוא יתפקד כצפוי במעגל.

אם זה יעבוד כפי שמקווים, זה יכול לתרום לדור הבא של אלקטרוניקה ממוזערת,פוטנציאל להפחית את הגודל בחצישל מיקרו-שבבים חדישים נוכחיים.

'לאחר מכן, החוקרים יבצעו אופטימיזציה של המכשיר כדי לשפר עוד יותר את הביצועים שלו, וידגימו מעגל אלקטרוני פונקציונלי יעיל ביותר באמצעות טרנזיסטורים זעירים אלה, פוטנציאלית באמצעות שיתוף פעולה עם חוקרי ARL,' אומר ג'ו צ'יו , מנהל תוכנית במשרד המחקר של הצבא.

גם אם הרעיון יתממש, יש מגוון של אתגרים אחרים לטכנולוגיה מתכווצת להתגבר לפני שנמצא אותה בכיסנו.

בעוד שטלוריום אינו נחשב כיום למשאב נדיר, למרות נדירותו היחסית, זה יכול להיות מבוקש מאוד באלקטרוניקה עתידית כמו תאים סולאריים.

מחקר זה פורסם ב טבע אלקטרוניקה .

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.