OTPORNIK.info
Elektronika oko nas
Ads

Novo stanje materije


qausi three dimensional electron crystalIstraživači sa McGill Univerziteta su otkrili novo stanje materije, kvazi-trodimenzionalni elektronski kristal. To je materijal vrlo sličan materijalima koji se koriste u fabrikaciji modernih tranzistora. Ovo otkriće bi moglo imati značajan uticaj na razvoj elektronskih uređaja.

Trenutno, broj tranzistora na jednom čipu može biti veoma jeftino povećan, duplirajući njihov broj otprilike na dve godine. To je trend poznat kao Murov Zakon, ali eksperti tvrde da tu postoje limiti. Kako čip postaje sve manji, naučnici očekuju da će zakoni i ponašanja kvantne fizike preuzeti primat i onemogućiti izradu manjih čipova.

Ovo otkriće bi moglo pomoći elektronskoj industriji koja koristi tradicionalne tehnike proizvodnje da se približe limitima kvantne fizike u narednoj deceniji.  Radeći sa jednim od najčistijih poluprovodničkih materijala ikad napravljenim, oni su otkrili kvazi-trodimenzionalni elektronski kristal u uređaju koji je ohlađen na ultra nisku temperaturu, otprilike 100 puta hladniju od intergalaktičkog Svemira. Materijal je potom izložen najjačem kontinualnom magnetnom polju generisanom na Zemlji. Njihovi rezultati su objavljeni u žurnalu Nature Physics.

Dvodimenzionalni elektronski kristali su otkriveni u labarotarijama devedesetih godina prošlog veka, a predviđeni su još 1934. od strane uglednog mađarskog fizičara Eugene Wignera.

“Zamislite sendvič i šunka u sredini je elektron,” objašnjava Dr Guillaume Gervais, direktor McGillovog Ultra-Low Temperature Condensed Matter Experiment laboratorije. “U 2D elektronskim kristalima, elektroni su stisnuti između dva materijala i oni su veoma dvodimenzioni. Oni mogu da se kreću po povfšini, kao bilijarske kugle na stolu, ali ne mogu da se kreću gore ili dole. Postoji debljina ali nema kretanja.”

Do slučajnog otkrića tokom jednog Gervaisovog ranijeg eksperimenta sa ultra niskim temperaturama 2005 godine, međutim, niko nije predvideo postojanje kvazi-trodimenzionalnog kristala.

”Odlučili smo se da uštinemo dvodimenzionalni kristal primenom vrlo jakog magnetnog polja, koristeći najveći magnet na svetu u Magnet Lab u Floridi,” rekao je. “Imamo pristup godišnje oko pet dana, ali trećeg dana se desilo nešto potpuno neočekivano.”

Gervais je bio iznenađen transformacijom dvodimenzionalnog sistema elektrona  u kvazi trodimenzionalni sistem, nešto što teorija nije predvidela.

“To zapravo nije pravi 3D, već međustanje, totalno novi fenomen. To je stvar koje teoretičari vole. Sada oni češu svoje glave i pokušavaju da fino usklade njihove modele,” rekao je Gervais.

Važnost ovog otkrića za mikroelektroniku i računarstvo bi mogao biti apsolutan. Od izuma integralnog kola 1958 godine, Murov Zakon je važio za svu kućnu elektroniku, personalne računare i revoluciju Interneta. Ali Murov Zakon nije nepromenjiva sila, i u nekom doglednom vremenu u sledećoj dekadi će se neizbežno sudariti sa zakonima fizike.

“U standardnom tranzistoru postoje vrata i tok elektrona je kontrolisan kao što slavina kontroliše protok gasa,” rekao je. “Možete razumeti čsetice kao nezavisne jedinice, što nam omogućava da ih tretiramo kao jedinice i nule ili prekidače u digitalnom računanju.”

“Međutim, u nano tehnologiji, kvantne sile postaju dominantne i elektroni se mogu koncentrovati u kolektivno stanje i izgubiti svoju individualnu prirodu. Tada se ispoljavaju razni fenomeni. Koncept 1  i 0 gubi smisao pod ovim uslovima.”

“Ovo pitanje je akademsko, ali ne samo akademsko. Isti poluprovodnički materijali se trenutno koriste u mobilnim telefonima i u ostalim elektronskim uređajima. Moramo razumeti kvantne efekte tako da ih možemo koristiti kao prednost i možda ponovo izumeti tranzistor. Na taj način će se nastaviti progres u elektronici.”
 

Komentari su onemogućeni.