Американські науковці представили перший у світі 2D-комп’ютер

Дослідники з Університету штату Пенсильванія створили перший у світі комп’ютер без використання кремнію, побудований із надтонких матеріалів завтовшки лише один атом. Це відкриття може докорінно змінити майбутнє електроніки, відкривши шлях до надефективних і мініатюрних обчислювальних пристроїв.

Кремній десятиліттями залишався основою напівпровідникових технологій, які використовуються в смартфонах, комп’ютерах та електромобілях. Проте команда під керівництвом професора інженерії Саптарші Даса довела, що двовимірні (2D) матеріали можуть стати альтернативою. Уперше вчені створили робочий комп’ютер, що виконує базові операції, використовуючи лише 2D матеріали, здатні зберігати свої властивості навіть на атомному рівні.

Ця концептуальна ілюстрація комп’ютера на основі 2D-молекул відображає реальне зображення комп’ютера, виготовленого командою дослідників з Пенсильванського державного університету, отримане за допомогою скануючого електронного мікроскопа. На клавіатурі виділені клавіші з абревіатурами дисульфіду молібдену та диселеніду вольфраму, що представляють два 2D-матеріали, використані для розробки транзисторів у комп’ютері. Джерело: Крішненду Мухопадхьяй/Пенсильванський державний університет

Розробка, опублікована в журналі Nature, вважається справжнім проривом у створенні тонших, швидших та енергоефективніших систем. Замість кремнію команда поєднала два різні 2D матеріали для формування транзисторів, необхідних у схемах CMOS: дисульфід молібдену для n‑типу та диселенід вольфраму для p‑типу. Усі елементи були вирощені методом метал-органічного хімічного осадження з пари (MOCVD), що дозволило виготовити понад тисячу транзисторів кожного типу.

За словами першого автора дослідження Субіра Гоша, новий 2D CMOS-комп’ютер працює на низьких напругах живлення з мінімальним споживанням енергії та здатен виконувати прості логічні операції з частотою до 25 кілогерц. Хоча це значно нижче, ніж у сучасних кремнієвих схем, розробка стала першим функціональним комп’ютером, побудованим повністю на двовимірних матеріалах.

Саптарші Дас зазначив, що розвиток кремнієвої технології тривав близько 80 років, тоді як дослідження 2D матеріалів активно почалося лише близько 2010-го. Тому створення цього комп’ютера — великий крок уперед у розвитку нової епохи електроніки, яка може забезпечити швидше, ефективніше та компактніше майбутнє обчислювальних систем.