Odkrycie MIT zapowiada koniec krzemu. Elektronika stanie się mniejsza

Układy scalone z krzemu to fundament elektroniki

Nazwa „Dolina Krzemowa” nie wzięła się znikąd. To właśnie z tego pierwiastka tworzono elektroniczne obwody obecne dzisiaj w naszych komputerach, smartfonach i innych urządzeniach. Sekret tego materiału tkwi w tym, że jest półprzewodnikiem.

Półprzewodniki to takie substancje, które w zależności od warunków przewodzą prąd lub nie. Można z nich budować przełączniki zwane tranzystorami. Za ich pomocą nie tylko możemy decydować o przepływie prądu, ale też jego intensywności. To właśnie dlatego krzem przez lata był podstawą budową układów elektronicznych. Teraz może się to zmienić.

Szybsze przełączniki bez krzemu

MIT donosi, że ich badacze stworzyli nowy typ tranzystora i nie oparli go nie na krzemie, ale na specjalnie opracowanym materiale o magnetycznych właściwościach. Obwody stworzone nową techniką są szybsze i pozwalają na potencjalne stworzenie jeszcze mniejszych sprzętów elektronicznych niż dotychczas.

Krzem ma swoje ograniczenia

Dlaczego jednak naukowcy mieliby w ogóle zastępować krzem czymkolwiek? Przecież materiał ten od dekad sprawia się bardzo dobrze jako podstawowy budulec elektroniki. Problemem pozostaje wyzwanie dotyczące miniaturyzowania urządzeń.

Elektronika, której używamy, staje się coraz mniejsza. W przypadku krzemu obowiązuje fizyczna granica, poniżej której tranzystor najpierw przestaje być energooszczędny, a następie całkowicie odmawia działania. Dlatego naukowcy od lat szukali alternatyw dla krzemu. Być może właśnie znaleźli taką, która zdetronizuje ten pierwiastek ze szczytowej pozycji w świecie elektroniki.

Magnetyzm zwiększa wydajność

Odkrycie MIT nie jest pierwszą próbą stworzenia tranzystora z materiału magnetycznego. Dotychczas jednak zmiana przepływu prądu uzyskiwana dzięki urządzeniom mieściła się w granicach zaledwie kilku procent.

Tymczasem nowy materiał, którym jest bromek siarki chromu, wzmacnia przewodzony prąd nawet dziesięciokrotnie. To już wyczuwalna różnica, która pozwala wykorzystać ten budulec w przyszłych elektronicznych układach.

Sekret tkwi w strukturze bromku siarki chromu. Materiał ten pozwala na bardzo płynne przełączanie między dwoma stanami magnetycznymi. Naukowcy używają do tego zewnętrznego pola magnetycznego, a to wymaga znacznie mniej energii niż w tradycyjnych rozwiązaniach.

Problem z pamięcią w tranzystorze rozwiązany

Ale to nie wszystko. Właściwości magnetyczne materiału umożliwiają coś, o czym inżynierowie marzyli od lat – tranzystor z wbudowaną pamięcią. W typowym urządzeniu przechowującym pamięć, jak dysk twardy w komputerze, czy pendrive, potrzebny jest osobny element układu do przechowywania informacji i tranzystor do jej odczytu. MIT połączyło obie funkcje w jednym elemencie.

Teraz tranzystory nie tylko włączają się i wyłączają, ale też zapamiętują informacje

– wyjaśnia cytowany w komunikacie prasowym uczelni Luqiao Liu, jeden z autorów odkrycia. Naukowiec wskazuje też, że informacje w nowym typie obwodu są przesyłane szybciej.

W produkcji używa się taśmy klejącej

Co ciekawe, proces produkcji nowego tranzystora jest zaskakująco prosty. Badacze używają taśmy klejącej, by przenieść cienką warstwę materiału na podłoże krzemowe. To eliminuje ryzyko zanieczyszczenia powierzchni rozpuszczalnikami czy klejem, które mogłyby pogorszyć działanie urządzenia.

Czy wkrótce pożegnamy układy scalone z krzemu?

Zespół z MIT pracuje teraz nad skalowalnością metody: chcą produkować całe tablice tranzystorów. Badają też możliwość kontrolowania urządzenia wyłącznie prądem elektrycznym bez potrzeby stosowania pól magnetycznych. To kluczowe, bo w prawdziwym układzie elektronicznym nie da się aplikować osobnych pól magnetycznych do milionów pojedynczych tranzystorów.

Czy już za niedługo magnetyczne układy scalone zawitają do naszych komputerów i smartfonów? Członkowie zespołu podkreślają, że na ten moment technologia nie wyszła jeszcze poza laboratorium. Chociaż odkrycia dają sporą nadzieję na przyszłość, do faktycznego wykorzystania w przemyśle elektronicznym i powstania „Doliny Magnetycznej” jeszcze długa droga.

Co jeszcze potrafi współczesna technologia? Dowiesz się tego na kanale Holistic News na YouTube:

Czy krzem w komputerach jest w ogóle potrzebny? Sprawdź artykuł: Komputery bez krzemu. Elektronika molekularna wchodzi na scenę

Black Friday & Cyber Monday

Black Friday przez cały listopad! -20% na cały koszyk z kodem: BLACK20
Do zobaczenia!
Księgarnia Holistic News