Une nouvelle méthode de modification des états électroniques à la demande pourrait rendre l’électronique 1 000 fois plus rapide et plus efficace, selon les chercheurs.
Dans une nouvelle étude publiée le 27 juin dans la revue Physique de la natureles scientifiques ont découvert que le chauffage et le refroidissement contrôlés d’un matériau quantique lui permettent les deux isoler et conduite électricité, selon la température.
Ce matériau, nommé 1t-tas₂, pourrait potentiellement remplacer composants en silicium en électronique, y compris les ordinateurs portables et les smartphones. Les matériaux quantiques pourraient accomplir les mêmes tâches plus rapidement tout en prenant exponentiellement moins d’espace, a suggéré l’équipe de recherche.
Si des matériaux comme 1T-Tas₂ étaient adoptés pour une utilisation dans l’électronique, la quantité d’informations qu’ils pourraient traiter en une seconde augmenteraient 1000 fois. « Les processeurs travaillent actuellement à Gigahertz. Alberto de la Torreun physicien matériel à la Northeastern University et auteur principal de l’étude, a déclaré dans un déclaration.
Extinction thermique
La technique utilisée par les chercheurs est appelée extinction thermique. Il implique de la lumière brillante sur un matériau qui a propriétés quantiques Lorsqu’il est activé pour augmenter sa température. Dans le cas de 1T-Tas₂, le trait activé est une conductivité métallique.
Cet «état métallique caché» stable, comme les chercheurs l’appellent dans l’étude, a déjà été réalisé, mais uniquement à des températures cryogéniquement froides et pendant moins d’une seconde. La nouvelle recherche démontre que cette propriété peut être atteinte par des fluctuations de température à des températures plus pratiques – environ -100 degrés Fahrenheit (-73 degrés Celsius), plus de 250 degrés plus chauds que les expériences passées – les scientifiques ont déclaré dans le communiqué. De plus, le matériau 1t-tas₂ peut maintenir sa conductivité pendant des mois à la fois avec cette méthode, qui n’a jamais été accomplie auparavant.
Lorsque la lumière est éliminée, la température du matériau diminue et le 1T-Tas₂ retombe dans son état isolant d’origine. Le résultat est comparable à un transistor – Un dispositif semi-conducteur dans la majorité de l’électronique moderne qui contrôle le flux d’électricité. L’avancement des transistors, conformément à la loi de Mooreest souvent crédité de la rétrécissement des ordinateurs des machines qui occupaient autrefois des pièces à celles qui peuvent s’intégrer dans votre poche.
Comprendre comment contrôler les matériaux quantiques a le potentiel de transformer de la même manière l’électronique, Gregory Fieteun physicien théorique de la Northeastern University et co-auteur du journal, a déclaré dans le communiqué.
« Ce que nous tirons, c’est le plus haut niveau de contrôle sur les propriétés des matériaux », a-t-il déclaré. « Nous voulons qu’il fasse quelque chose de très rapide, avec un résultat très certain, car c’est le genre de chose qui peut être exploitée alors dans un appareil. »
« Il n’y a rien de plus rapide que la lumière »
Trouver un moyen de basculer entre les états de conductivité à des températures plus élevées est un changement de jeu pour le remplacement de la technologie à base de silicium, a expliqué Fiete. Silicium traditionnel semi-conducteurs contiennent de nombreux composants logiques densément remplis, qui ont des limites physiques.
Parce que cette nouvelle technique combine des propriétés conductrices et isolantes en un seul objet, les matériaux quantiques pourraient accomplir les mêmes tâches que les composants du silicium tout en utilisant beaucoup moins d’espace. « Nous éliminons l’un des défis d’ingénierie en mettant tout cela dans un seul matériau », a-t-il déclaré.
La trempe thermique peut également augmenter les vitesses de calcul car elle repose sur la lumière pour contrôler la conductivité. « Tous ceux qui ont déjà utilisé un ordinateur rencontre un point où ils souhaitent que quelque chose se charge plus rapidement », a ajouté Fiete. « Il n’y a rien plus rapide que la lumièreet nous utilisons la lumière pour contrôler les propriétés des matériaux à la vitesse la plus rapide possible la plus rapide qui est autorisée par la physique. «
Cette recherche ouvre un nouvel avenir pour l’électronique, celui où les ingénieurs peuvent avoir un contrôle instantané sur les propriétés d’un matériau. « Nous sommes à un point où pour obtenir des améliorations incroyables dans le stockage d’informations ou la vitesse d’opération, nous avons besoin d’un nouveau paradigme », a déclaré Fiete. « C’est vraiment ce que ce travail est vraiment. »
