(Nanowerk Nieuws) Naarmate de geïntegreerde schakelingen die onze elektronische apparaten van stroom voorzien krachtiger worden, worden ze ook kleiner. Deze trend in de micro-elektronica heeft zich de afgelopen jaren alleen maar versneld, nu wetenschappers steeds meer halfgeleidende componenten op een chip proberen te plaatsen. Micro-elektronica staat voor een belangrijke uitdaging vanwege hun kleine omvang. Om oververhitting te voorkomen hoeft micro-elektronica slechts een fractie van de elektriciteit van conventionele elektronica te verbruiken en toch op topprestaties te blijven functioneren. Onderzoekers van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) hebben een doorbraak bereikt die een nieuw soort micro-elektronisch materiaal mogelijk zou kunnen maken om precies dat te doen. Uit een nieuwe studie gepubliceerd in Geavanceerde materialen (“Redox Gating voor kolossale draaggolfmodulatie en unieke fasecontrole”), stelde het Argonne-team een nieuw soort ‘redox-gating’-techniek voor die de beweging van elektronen in en uit een halfgeleidend materiaal kan controleren.
Illustratie van redox-poorten voor dragermanipulatie en elektrische veldcontrole van de elektronische staat. De groene draden vertegenwoordigen functionele moleculen voor redox-poorten, en het vermogen om op laag vermogen te functioneren bootst synaptische schakeling in het menselijk brein na, zoals weergegeven door de onderliggende synaps. (Afbeelding: Argonne National Laboratory) “Redox” verwijst naar een chemische reactie die een overdracht van elektronen veroorzaakt. Micro-elektronische apparaten vertrouwen doorgaans op een elektrisch ‘veldeffect’ om de stroom van elektronen te regelen om te kunnen werken. In het experiment ontwierpen de wetenschappers een apparaat dat de stroom van elektronen van het ene uiteinde naar het andere kon regelen door een spanning aan te leggen – in wezen een soort druk die elektriciteit duwt – over een materiaal dat als een soort elektronenpoort fungeerde. Wanneer de spanning een bepaalde drempel bereikte, ongeveer een halve volt, begon het materiaal elektronen door de poort te injecteren van een bron-redoxmateriaal in een kanaalmateriaal. Door de spanning te gebruiken om de elektronenstroom te wijzigen, zou het halfgeleidende apparaat zich kunnen gedragen als een transistor, schakelen tussen meer geleidende en meer isolerende toestanden. "De nieuwe redox-gating-strategie stelt ons in staat de elektronenstroom enorm te moduleren, zelfs bij lage spanningen, wat een veel grotere energie-efficiëntie oplevert", zegt Argonne-materiaalwetenschapper Dillon Fong, een auteur van het onderzoek. “Dit voorkomt ook schade aan het systeem. We zien dat deze materialen herhaaldelijk kunnen worden hergebruikt, zonder dat de prestaties achteruitgaan.” "Het beheersen van de elektronische eigenschappen van een materiaal heeft ook aanzienlijke voordelen voor wetenschappers die op zoek zijn naar nieuwe eigenschappen die verder gaan dan conventionele apparaten", zegt materiaalwetenschapper Wei Chen uit Argonne, een van de co-corresponderende auteurs van het onderzoek. “Het subvolt-regime, waarin dit materiaal actief is, is van enorm belang voor onderzoekers die circuits willen maken die op dezelfde manier werken als het menselijk brein, dat ook met grote energie-efficiëntie werkt”, zei hij. Het redox-gating-fenomeen zou ook nuttig kunnen zijn voor het creëren van nieuwe kwantummaterialen waarvan de fasen met een laag vermogen kunnen worden gemanipuleerd, zei Argonne-natuurkundige Hua Zhou, een andere co-corresponderende auteur van het onderzoek. Bovendien kan de redox-poorttechniek zich uitstrekken over veelzijdige functionele halfgeleiders en laagdimensionale kwantummaterialen die zijn samengesteld uit duurzame elementen.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64847.php
