Vedci vyvinuli prvý počítačový čip na svete, ktorý nemá polovodič

Vákuové trubky nie sú nová technológia, pomocou ktorej môžeme vytvárať menšie čipy. Prvýkrát boli použité už v prvých digitálnych počítačoch v rokoch 1930 a 1940. Potom boli nahradené tranzistormi z polovodičových materiálov, ktoré v tej dobe vedeli poskytnúť vyšší výkon ako vákuové trubky. Tranzistory sú vlastne jeden z najpoužívanejších a najdôležitejších vynálezov minulého storočia. Ale dnes už narážajú na svoje hranice.

Keďže polovodič sa skladá vždy z nejakého materiálu, tak logicky časom narazí na svoje limity. Či už vo výkone alebo aj v hrúbke, ak ho chceme stále viac a viac zmenšovať. Dnes sa už približujeme k hranici, kedy tranzistory z polovodičových materiálov, aké dnes používame na ich tvorbu, sa už nedokážu zmenšiť pod 11 nanometrov.

Vedcom z UC v San Diega napadlo vrátiť sa späť do minulosti a skúsiť to znova s vákuovými trubkami. Tento raz, to ale skúsili s omnoho menšími trubkami a s inou technológiou ich tvorby.

Foto: sciencealert.com

„Tento krok určite nezapríčiní zaniknutie a náhradu všetkých polovodičových materiálov používaných v počítačoch a iných digitálnych zariadeniach, ale môžu byť využívané v zariadeniach, kde vyžadujeme vysoký výkon a vysoké frekvencie,“ povedal vedúci výskumu, a elektrotechnický inžinier Dan Sievenpiper.

Elektróny, ktoré sú v pohybe v polovodičovom tranzistore sú často brzdené kolíziami iných atómov a taktiež potrebujú externú energiu pre ich pohyb. Hlavná výhoda nových vákuových nanotrubiek oproti polovodičom je, že dokážu presúvať elektróny cez vzduch, čo znamená, že elektróny dosiahnu väčšiu rýchlosť.

Odovzdanie energie elektrónom cez vzduch vyžaduje vysoké napätie alebo výkonný laser, obidve metódy sú veľmi ťažko aplikovateľné na nano úrovni. S týmto problémom sa aj kedysi vedci nevedeli popasovať.

Dnes, pre vyriešenie tohto problému, tím vedcov vytvoril vrstvu zo zlata (takzvaný elektromagnetický metapovrch) v špeciálnom tvare hríbu, ktorú umiestni na vrch silikónovo dioxidovej vrstvy. Keď sa vytvorí nízke napätie (pod 10 voltov) a použije sa aj slabšie výkonný laser, vytvoria sa takzvané „hot-spots“ s vysokou intenzitou elektrického poľa, ktoré dá štruktúre mnoho energie pre uvoľnenie elektrónov zo železa.

V testovaní tohoto nového spôsobu, sa im podarilo dosiahnuť až 1000 percentné zvýšenie konduktivity v porovnaní s vákuovými trubkami bez metapovrchu. Na výskume tohoto nového princípu fungovanie ešte treba dlho pracovať, je to ale výborné potvrdenie teórie, že všetky naše digitálne zariadenia, budú môcť v budúcnosti fungovať aj na základe čipov z iných materiálov, než na aké sme dnes zvyknutí.

Zdroj článku: sciencealert.com, nature.com, Zdroj prezentačného obrázku: sciencealert.com