Физики нашли способ ускорить компьютеры в тысячи раз фото
Физики нашли способ ускорить компьютеры в тысячи раз
- 14.06.2017 в 17:31

В 2004 году российско-британские физики Андрей Гейм и Константин Новосёлов открыли графен – двумерную аллотропную модификацию углерода. Команда американских ученых создала первые «магнитные» транзисторы на основе графена, которые работают в тысячи раз быстрее кремниевых аналогов. В перспективе такие транзисторы позволят на несколько порядков ускорить работу компьютеров. Описание технологии приводит журнал Nature Communications.

Проблема и решение

Автор разработки, физик Райан Гельфанд из университета Центральной Флориды в Орландо (США), отмечает:

Кремниевые технологии давно достигли своего предела, и мы больше не можем опираться на них.

Основные проблемы при работе с графеном – сложности при нанесении подложки-изолятора, высокие токи утечки, проблемы с обработкой материала. Из-за этого массовое производство графеновых транзисторов до сих пор не налажено. Если же создавать из графена многослойные «сендвичи» или объединять его с полупроводниковыми материалами, часть преимуществ теряется.

Команда Гельфанда предложила использовать для управления электронами в графене магнитные поля вместо электрических. Если приложить к графену магнитное поле, ток в нем начинает течь быстрее – в других же материалах всё наоборот. Меняя направление и напряженность магнитного поля, можно контролировать ток через графеновый транзистор. Это аналогично работе с обычными транзисторами.

Особенности разработки

Секрет в том, что Гельфанд формально не использовал графен. Его заменили тремя углеродными нанотрубками – двумя нормальными и одной дефектной, у которой посередине есть частичный разрыв. В результате две целые нанотрубки играли роль источника магнитных полей, а разорванная – узкой графеновой полоски.

Если поддерживать постоянное напряжение в двух целых нанотрубках, ток в системе будет течь только в одном направлении. Сила тока в центральной дефектной трубке будет зависеть от силы тока в боковых трубках. Если повышать и понижать силу тока, можно открывать и закрывать затвор транзистора. Также транзистор можно заставить выполнять логические операции, если менять силу тока в целых трубках не синхронно.

Преимущества решения – рабочая частота до 2 ТГц и возможность прямого соединения транзисторов. Главный недостаток – работать транзисторы могут при температуре -203 градуса Цельсия. Но теоретически эта проблема уже решена – графен можно заставить вести себя нужным образом и при комнатной температуре.

Аналоги полупроводниковых схем можно создавать из нанотрубок и графена уже сегодня. Правда, не в промышленных масштабах – технология требует доработки.

CHЁ ЕЩЁ
Advertisment ad adsense adlogger