Ученые Университета штата Пенсильвания создали двуслойный графен, доказав возможность контролировать в нем импульс электронов, и открыли путь к электронике, которая требует меньше энергии и выделяет меньше тепла, чем кремниевые транзисторы. Это еще один шаг навстречу новой отрасли физики – валлитронике.
«Современные кремниевые транзисторы используют заряд электронов, чтобы включать или выключать устройство, но многие лаборатории ищут новые пути управления электронами, основанные на других переменных, называемых степенями свободы, — говорит профессор Цзюнь Чжу. — Заряд это одна степень свободы. Электронный спин — другая, а способность создавать транзисторы, основанные на спине, называется спинтроника и находится еще в зачаточной фазе. Третья степень свободы — это состояние электронов, которое основано на их энергии по отношению к импульсу».
Кремниевые наноантенны ускорят развитие электроники
Технологии
Если представить себе электроны как машины, а состояния минимума как синий и красный цвет, то внутри двуслойного графена электроны будут занимать и синее, и красное состояния и двигаться во всех направлениях. Однако ученые разработали устройство, которое заставляет красные машины идти в одном направлении, а синие — в противоположном. А между этими цветными дорогами есть промежуток в 70 нанометров. При этом движутся электроны в одном направлении по одномерным металлизированным каналам или «проводам», как называют их исследователи, пишет EurekAlert.
Такая конструкция способна решить две существенных проблемы, с которыми сталкиваются при производстве современных транзисторов — большое потребление энергии и выделение тепла. В теории, «цветные» электроны могут двигаться в одном направлении по таким металлизированным каналам, встречая очень малое сопротивление, то есть потребляя меньше энергии и производя меньше тепла — две больших проблемы для современных миниатюрных устройств.
«Наши эксперименты показали главное — возможность создания каналов для одностороннего движения электронов, — сказал Цзин Ли, участник исследования. — Хотя мы еще далеки от практического применения».