Науковці досягли революційного прориву у швидкості передачі даних за допомогою чипів зі штучним інтелектом

Вчені з Університету Канзасу (США) зробили відкриття, завдяки якому можливо здійснити справжню революцію у сфері електроніки на основі напівпровідників, інформує LJ World.

Дослідження було проведене в Лабораторії надшвидких лазерів докторантом факультету фізики та астрономії Раяном Скоттом під керівництвом професора Хуей Чжао. Досліники на практиці довели, що електрони можуть рухатися з «балістичними» швидкостями, якщо їх помістити у графенове середовище. За словами Чжао, будь-яка електроніка тепер має потенціал працювати швидше, бути потужнішою і більш енергоефективною.

Дослідники віднайшли унікальну основу для створення напівпровідників з використанням графену — це потенційно вбезпечить науковців від використання токсичного кремнію.

«У сучасних електронних пристроях, таких як комп’ютери та телефони, використовуються транзистори на основі кремнію», — пояснив професор Чжао. — «У таких пристроях електрони можуть рухатися зі швидкістю кілька сантиметрів на секунду. Швидкість їхня низька, оскільки вони часто стикаються між собою, це їх і затримує. Але ось рух електронів у графені відбувається значно швидше, що забезпечить високу швидкість і низьке енергоспоживання пристроїв».

Щоби змусити електрони рухатися швидко, дослідники застосували метод, який отримав назву «балістичне транспортування». Вони описують його як стан, у якому електрон рухається вільно, швидко і без зіткнень, багато в чому подібно до того, як балістична ракета рухається в повітрі.

«У нас було всього близько однієї трильйонної секунди, щоби зафіксувати рух електронів у графені. Для цього ми створили особливу структуру, „переклавши“ 2 шари графену 2-ма шарами молекул завтовшки лише 1,5 нанометра. Це змусило електрони залишатися рухомими протягом приблизно 50 трильйонних часток секунди, що досить довго і достатньо для вимірів за допомогою лазерів, що працюють зі швидкістю 0,1 трильйонної частки секунди. Так ми змогли зрозуміти, як рухаються електрони й з якою швидкістю», — прокоментував Раян Скотт.

Дослідники «звільнили» 20 тис. електронів одночасно і використовували зондовий лазер для вимірювання відбиття світла. Вчені запускали процес 80 млн разів, щоби провести заміри з різних точок. У підсумку вони виявили, що електрони в середньому рухаються «балістично» (без зупинки й дуже швидко — ред.) протягом приблизно 20 трильйонних часток секунди зі швидкістю 22 км/с, перш ніж зіткнутися. Після зіткнення їхній рух сповільнювався.

За словами професора Чжао, його лабораторія працює над удосконаленням структури матеріалу для того, щоб більш ефективно спрямовувати електрони до шарів графену, і знайти спосіб змусити електрони балістично переміщатися на великі відстані.