Maleńkie tranzystory z MIT mogą zrewolucjonizować efektywność energetyczną w elektronice dzięki mechanice kwantowej

WarsawNaukowcy z MIT dokonali istotnego postępu w zwiększaniu wydajności elektroniki, tworząc niezwykle małe tranzystory o szerokości zaledwie kilku nanometrów. Ta innowacja, oparta na odkryciach w dziedzinie mechaniki kwantowej, ma na celu przekroczenie obecnych ograniczeń tranzystorów wykonanych z krzemu. Tranzystory krzemowe napotykają fizyczne przeszkody, które uniemożliwiają ich działanie przy niższych napięciach, co zmniejsza ich efektywność energetyczną. Zespół MIT próbuje rozwiązać ten problem za pomocą mikroskopijnych tranzystorów z materiałów takich jak antymonid galu i arsenek indu.

Nanoskalowe tranzystory mają kilka istotnych zalet:

• Funkcjonują przy niższym napięciu niż tradycyjne tranzystory, co zwiększa efektywność energetyczną.
• Ich pionowa, trójwymiarowa konstrukcja umożliwia tworzenie bardziej kompaktowych i wydajnych układów.
• Efekty tunelowania kwantowego i zamknięcia przestrzennego podnoszą ich wydajność.

Te tranzystory działają inaczej niż tradycyjne, ponieważ wykorzystują tunelowanie kwantowe. Dzięki temu procesowi elektrony mogą przechodzić przez bariery zamiast omijać je. Umożliwia to urządzeniu szybsze i bardziej efektywne przełączanie między stanem włączonym a wyłączonym. Ograniczenie elektronów do bardzo małych przestrzeni poprawia ich zachowanie, wzmacniając tunelowanie i zwiększając przepływ prądu, co ma kluczowe znaczenie dla zastosowań wymagających dużych prędkości.

Zobacz również:

Dzisiaj · 04:24

Przełom w nanonauce: ultraszybkie przewodzenie jonów przyspiesza ładowanie i biosensory na WSU i Berkeley

Ta technologia umożliwia instalację większej liczby tranzystorów na pojedynczym układzie, co zwiększa moc obliczeniową i przyspiesza wykonywanie obliczeń, co ma kluczowe znaczenie dla sztucznej inteligencji. W branżach wymagających szybkiego przetwarzania danych, takich jak centra danych czy badania naukowe, może to prowadzić do znacznych popraw w zakresie efektywności i wydajności.

Mimo że te mikroskopijne tranzystory mają potencjał na przyszłość, napotykają trudności w drodze na rynek. Tworzenie urządzeń o tak niewielkich rozmiarach—zaledwie kilka nanometrów—wymaga niezwykle precyzyjnej produkcji. Nawet małe różnice w rozmiarach mogą zmienić zachowanie elektronów i wpłynąć na wydajność urządzeń. Naukowcy z MIT intensywnie pracują nad doskonaleniem metod produkcji, aby zapewnić jednorodność każdego układu scalonego.

Tranzystory tunelowe mogą w przyszłości zastąpić krzem w wielu urządzeniach elektronicznych. Oferują one mniejsze zużycie energii i większą moc obliczeniową, co może zrewolucjonizować urządzenia takie jak smartfony i superkomputery. Choć obecnie znajdują się głównie w laboratoriach badawczych, te niewielkie innowacje mogą stać się kluczem do bardziej wydajnej elektroniki w nadchodzących latach.