Новые квантовые материалы в 1000 раз ускорят работу электроники

Учёные всего мира работают над открытием новых квантовых материалов, обладающих свойствами, способными обеспечить прорыв в микроэлектронике. Считается, что основной путь к этой цели лежит в «приручении» фотонов, наиболее скоростных частиц в нашей Вселенной. Прорывное достижение в этой области достигнуто американскими учёными, о чём в деталях рассказала публикация в журнале Nature Physics.

В новой работе выявлена возможность управления состоянием электронной проводимости одного из подобных материалов при помощи света. Новинку по достоинству оценят в самых разных областях применения, в том числе, её можно будет воплощать в сверхбыстрые процессоры для смартфонов и компьютеров.

За основу специалистами был взят двумерный материал 1T-TaS₂ из семейства дихалькогенидов, переходных металлов (TMDC), он состоит из тантала (Ta) и серы (S). Данное соединение проявило способность под действием света изменять электронную проводимость от проводника до изолятора. На данный момент такие элементы транзисторов для переключения из открытого состояния в закрытое и обратно производятся из нескольких материалов, поэтому процесс переключения транзистора получается непростым и относительно медленным.

Создание транзистора из одного элемента и управление им при помощи фотонов стало бы решением проблемы. Но реализовать задачу было непросто. Материал 1T-TaS₂ проявлял свои особые квантовые свойства лишь на протяжении нескольких секунд и то в условиях криогенного охлаждения. Команда во главе с экспертами Северо-Восточного университета решила «закалить» материал, чтобы он смог демонстрировать феномен смены электронной проводимости в более тёплой среде.

Эксперименты показали, что это возможно. Специалисты регулировали температуру материала определённым образом, сохраняя его квантовые свойства. При этом материал был устойчивым в течение месяцев, а не секунд. Открытие, уверены учёные, приближает появление нового производительного поколения электроники.