(Ειδήσεις Nanowerk) Καθώς τα ολοκληρωμένα κυκλώματα που τροφοδοτούν τις ηλεκτρονικές συσκευές μας γίνονται πιο ισχυρά, γίνονται επίσης μικρότερα. Αυτή η τάση της μικροηλεκτρονικής έχει επιταχυνθεί μόνο τα τελευταία χρόνια καθώς οι επιστήμονες προσπαθούν να τοποθετήσουν όλο και περισσότερα ημιαγώγιμα εξαρτήματα σε ένα τσιπ. Η μικροηλεκτρονική αντιμετωπίζει μια βασική πρόκληση λόγω του μικρού τους μεγέθους. Για να αποφευχθεί η υπερθέρμανση, τα μικροηλεκτρονικά πρέπει να καταναλώνουν μόνο ένα κλάσμα της ηλεκτρικής ενέργειας των συμβατικών ηλεκτρονικών, ενώ εξακολουθούν να λειτουργούν με κορυφαία απόδοση. Ερευνητές στο Εθνικό Εργαστήριο Argonne του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE) πέτυχαν μια σημαντική ανακάλυψη που θα μπορούσε να επιτρέψει σε ένα νέο είδος μικροηλεκτρονικού υλικού να κάνει ακριβώς αυτό. Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Προηγμένων Υλικών (“Redox Gating για κολοσσιαία διαμόρφωση φορέα και μοναδικό έλεγχο φάσης”), η ομάδα Argonne πρότεινε ένα νέο είδος τεχνικής «οξειδοαναγωγικής πύλης» που μπορεί να ελέγξει την κίνηση των ηλεκτρονίων μέσα και έξω από ένα ημιαγώγιμο υλικό.
Απεικόνιση πύλης οξειδοαναγωγής για χειρισμό φορέα και έλεγχο ηλεκτρικού πεδίου της ηλεκτρονικής κατάστασης. Τα πράσινα νήματα αντιπροσωπεύουν λειτουργικά μόρια για πύλη οξειδοαναγωγής και η ικανότητα λειτουργίας σε χαμηλή ισχύ μιμείται τη συναπτική εναλλαγή στον ανθρώπινο εγκέφαλο, όπως αντιπροσωπεύεται από την υποκείμενη σύναψη. (Εικόνα: Εθνικό Εργαστήριο Argonne) Το "οξειδοαναγωγή" αναφέρεται σε μια χημική αντίδραση που προκαλεί μεταφορά ηλεκτρονίων. Οι μικροηλεκτρονικές συσκευές βασίζονται συνήθως σε ένα ηλεκτρικό «φαινόμενο πεδίου» για τον έλεγχο της ροής των ηλεκτρονίων για να λειτουργήσουν. Στο πείραμα, οι επιστήμονες σχεδίασαν μια συσκευή που θα μπορούσε να ρυθμίζει τη ροή των ηλεκτρονίων από το ένα άκρο στο άλλο εφαρμόζοντας μια τάση - ουσιαστικά, ένα είδος πίεσης που σπρώχνει ηλεκτρισμό - σε ένα υλικό που λειτουργούσε ως ένα είδος πύλης ηλεκτρονίων. Όταν η τάση φτάσει σε ένα ορισμένο κατώφλι, περίπου το μισό βολτ, το υλικό θα άρχιζε να εγχέει ηλεκτρόνια μέσω της πύλης από ένα υλικό οξειδοαναγωγής πηγής σε ένα υλικό καναλιού. Χρησιμοποιώντας την τάση για να τροποποιήσει τη ροή των ηλεκτρονίων, η ημιαγώγιμη συσκευή θα μπορούσε να λειτουργήσει σαν τρανζίστορ, εναλλαγή μεταξύ πιο αγώγιμων και πιο μονωτικών καταστάσεων. «Η νέα στρατηγική πύλης οξειδοαναγωγής μας επιτρέπει να διαμορφώνουμε τη ροή των ηλεκτρονίων κατά ένα τεράστιο ποσό ακόμη και σε χαμηλές τάσεις, προσφέροντας πολύ μεγαλύτερη απόδοση ισχύος», δήλωσε ο επιστήμονας των υλικών Argonne, Dillon Fong, συγγραφέας της μελέτης. «Αυτό αποτρέπει επίσης τη ζημιά στο σύστημα. Βλέπουμε ότι αυτά τα υλικά μπορούν να ανακυκλωθούν επανειλημμένα χωρίς σχεδόν καμία υποβάθμιση στην απόδοση». «Ο έλεγχος των ηλεκτρονικών ιδιοτήτων ενός υλικού έχει επίσης σημαντικά πλεονεκτήματα για τους επιστήμονες που αναζητούν αναδυόμενες ιδιότητες πέρα από τις συμβατικές συσκευές», δήλωσε ο επιστήμονας των υλικών Argonne Wei Chen, ένας από τους συν-ανταποκριτές της μελέτης. «Το καθεστώς υποβολτ, όπου λειτουργεί αυτό το υλικό, παρουσιάζει τεράστιο ενδιαφέρον για τους ερευνητές που θέλουν να φτιάξουν κυκλώματα που να δρουν παρόμοια με τον ανθρώπινο εγκέφαλο, ο οποίος λειτουργεί επίσης με μεγάλη ενεργειακή απόδοση», είπε. Το φαινόμενο της πύλης οξειδοαναγωγής θα μπορούσε επίσης να είναι χρήσιμο για τη δημιουργία νέων κβαντικών υλικών των οποίων οι φάσεις θα μπορούσαν να χειριστούν σε χαμηλή ισχύ, δήλωσε ο φυσικός Argonne Hua Zhou, ένας άλλος συν-αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης. Επιπλέον, η τεχνική οξειδοαναγωγικής πύλης μπορεί να επεκταθεί σε ευέλικτους λειτουργικούς ημιαγωγούς και κβαντικά υλικά χαμηλών διαστάσεων που αποτελούνται από βιώσιμα στοιχεία.
- SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
- πηγή: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64847.php
