Oto najcieńsze elektroniczne urządzenie świata. Ma 2 atomy grubości

Technologia nieustannie idzie do przodu. Niemal każdy doskonale zdaje sobie z tego sprawę, ale nie zmienia to faktu, że nowe innowacje niemal zawsze zaskakują. Nie inaczej jest w przypadku wynalazku naukowców z Uniwersytetu Telawiwskiego. Stworzyli oni najcieńsze elektroniczne urządzenie świata. Charakteryzuje się ono grubością zaledwie dwóch atomów.

Nowy wymiar technologii

Wspomniane urządzenie składa się z dwóch warstw. Tworzą je atomy boru i azotu ułożone w heksagonalną strukturę. Za sprawą tak zwanego zjawiska tunelowego elektrony tych atomów są w stanie pokonywać lukę między dwiema warstwami, zmieniając stan urządzenia i pozwalając mu na przechowywanie informacji.

W podobny sposób co nowo powstałe urządzenie działają dzisiejsze komputery. Serca komputerów zawierają maleńkie kryształy, z których każdy składa się z około miliona atomów tworzących 100-atomowe warstwy. Przerzucając elektrony przez szczeliny między tymi warstwami, komputery są w stanie przełączać się między dwoma stanami (0 i 1) będącymi podstawą systemu binarnego.

Urządzenie badaczy z Tel Awiwu składa się z dwóch warstw atomów – atomów boru i azotu ułożonych w heksagonalne struktury. | Źródło: Uniwersytet Telawiwski

„W swoim naturalnym, trójwymiarowym stanie, ten materiał (kryształ) składa się z dużej liczby warstw ułożonych jedna na drugiej, przy czym każda warstwa jest obrócona o 180 stopni względem sąsiedniej.”, powiedział doktor Moshe Ben Shalom z Uniwersytetu Telawiwskiego, jeden z współtwórców nowego urządzenia. „W laboratorium zdołaliśmy sztucznie ułożyć warstwy w równoległej konfiguracji, bez rotacji, co hipotetycznie sprawia, że atomy tego samego rodzaju się na siebie idealnie nakładają, mimo występującej między nimi siły odpychającej (będącej wynikiem ich identycznych ładunków).”

Zjawisko tunelowe – co to jest?

Zjawisko tunelowe umożliwia cząstkom – w przypadku omawianego wynalazku – elektronom, na pokonywanie, jak mogłoby się zdawać, nieprzekraczalnych barier. Dzieje się tak, ponieważ w fizyce kwantowej cząstki istnieją jednocześnie jako fale i cząstki. Fale te są rzutowanym prawdopodobieństwem istnienia cząstki w danej przestrzeni (prawdopodobieństwo to wyznacza tak zwana funkcja falowa). Tak jak część wody tworzącej falę uderzającą w falochron może przedostać się na jego drugą stronę, tak zgodnie z funkcją falową istnieje szansa, że dana cząstka istnieje w obszarze, do którego nie powinna była się dostać. Właśnie dzięki temu elektrony w urządzeniu z Tel Awiwu mogą przeskakiwać między jego dwoma warstwami.

Co ciekawe, naukowcy zauważyli, że w rzeczywistości warstwy ich urządzenia nie nakładają się na siebie idealne. Nie ma tu mowy o 180-stopniowej rotacji, lecz warstwy delikatnie przesuwają się względem siebie tak, aby nakładały się w nich przeciwne ładunki. Powoduje to, że wolne elektrony (o ładunku ujemnym) przemieszczają się w kierunku jednej warstwy, a dodatnio naładowane jądra atomowe w kierunku drugiej. W rezultacie jedna strona wynalazku jest naładowana ujemnie, a druga dodatnio. Dostosowując ułożenie warstw, polaryzację można odwrócić, zmieniając stan urządzenia (z 0 do 1 i na odwrót), a wraz z nim przechowywane informacje.

Przyszłość komputerów

Ze względu na grubość urządzenia, elektrony przemieszczają się w nim znacznie szybciej niż w używanych dziś powszechnie procesorach. Zatem, jego stworzenie stwarza nadzieję na to, że w przyszłości będziemy mogli korzystać z komputerów znacznie wydajniejszych i bardziej energooszczędnych.

Kto wie, może to jednak nie koniec prawa Moore’a. Mam nadzieję, że faktycznie tak jest.

Źródło: SciTechDaily, fot. tyt. Uniwersytet Telawiwski