Магнитный железняк вместо кремния

С помощью рентгеновского лазера исследователи заставили магнетит переходить из состояния проводника в состояние изолятора за одну триллионную долю секунды. Источник: Norbert Kaiser/Wikipedia

Полученные ими результаты должны улучшить понимание работы транзисторов на атомном уровне, что в свою очередь поможет создавать еще более мощные компьютеры.

Транзисторы – это базовые полупроводниковые элементы, играющие роль переключателей, замыкающих и размыкающих электрическую цепь. Исследователи постоянно пытаются сделать транзисторы меньше и быстрее.

С помощью рентгеновского лазера специалисты из Национальной ускорительной лаборатории SLAC в Менло-Парк (шт. Калифорния) выяснили, что переход из состояния проводника в состояние изолятора в магнетите (широко распространенный минерал, известный также под названием магнитного железняка. — Прим. ред .) осуществляется за одну триллионную долю секунды.

Образец магнетита подвергался воздействию импульса лазера, и электронная структура материала изменялась. Сразу после этого подавался сверхкороткий и сверхмощный импульс рентгеновского излучения, в результате которого структура вновь начинала перестраиваться через сотни квадриллионных долей секунды.

Точное время перехода из непроводящего состояния в проводящее измерялось путем изменения интервалов подачи импульсов рентгеновского лазера.

«Прорыв в исследованиях помог впервые определить предельное значение скорости перехода данного материала из состояния проводника в состояние изолятора», – указал ведущий специалист SLAC и Стэнфордского университета в области материаловедения Рупали Кукреджа, руководивший исследованиями.

Несмотря на полученные результаты, микросхемы из магнетита вряд ли появятся в обозримом будущем. В ходе исследований материал пришлось охлаждать до –190 °С, что неприемлемо для широкого коммерческого применения.

Но, взяв результаты исследований за основу, ученые смогут изучить поведение более сложных материалов при комнатной температуре. Есть надежда, что, зная процесс электрического переключения магнетита, ученым удастся лучше понять процесс переключения в кремнии, используемом в современных микросхемах, и в гибридных материалах, которые будут обладать улучшенными по сравнению с кремнием свойствами.

Результаты исследований опубликованы 28 июля в журнале Nature. В них принимали участие ученые из Германии, Нидерландов, Италии, Швейцарии и США.