در سال 2021، تیمی به رهبری فیزیکدانان MIT گزارش دادند که یک ماده فروالکتریک فوق‌العاده نازک جدید یا ماده‌ای که بارهای مثبت و منفی در لایه‌های مختلف جدا می‌شوند، ایجاد کردند. در آن زمان، آنها به پتانسیل این ماده برای کاربرد در حافظه کامپیوتر و موارد دیگر اشاره کردند. اکنون همان تیم اصلی و همکاران یک ترانزیستور با آن ماده ساخته اند و نشان داده اند که خواص آن ترانزیستور به قدری مفید است که می تواند دنیای الکترونیک را تغییر دهد.

پابلو جریلو-هررو، استاد فیزیک سیسیل و آیدا گرین، می‌گوید: اگرچه نتایج این تیم بر اساس یک ترانزیستور در آزمایشگاه است، “از چندین جنبه ویژگی‌های آن در حال حاضر با استانداردهای صنعتی مطابقت دارد یا فراتر از استانداردهای صنعتی است”

جریلو-هررو می‌گوید: “در آزمایشگاه، ما در درجه اول فیزیک بنیادی انجام می‌دهیم. این یکی از اولین و شاید دراماتیک‌ترین نمونه‌هایی است که نشان می‌دهد چگونه علوم پایه به چیزی منجر شده است که می‌تواند تاثیر زیادی بر کاربردها داشته باشد.”

از جمله خواص عالی ترانزیستور جدید:

  • در خواص ترانزیستور می تواند بین بارهای مثبت و منفی( اساساً یک و صفر اطلاعات دیجیتال) با سرعت بسیار بالا در مقیاس های زمانی نانوثانیه جابجا شود. (یک نانوثانیه یک میلیاردیم ثانیه است.)
  • فوق العاده سخت است. پس از 100 میلیارد سوئیچ، همچنان بدون هیچ نشانه ای از تخریب کار می کرد.
  • ضخامت مواد پشت این خواص ترانزیستور تنها یک میلیاردم متر است که یکی از نازک ترین مواد در نوع خود در جهان است. این به نوبه خود می‌تواند به ذخیره‌سازی حافظه رایانه بسیار متراکم‌تری اجازه دهد.
  • همچنین به دلیل ولتاژ مورد نیاز برای تغییر مقیاس با ضخامت مواد، می تواند به ترانزیستورهای با انرژی بسیار کارآمدتر منجر شود. (فوق العاده نازک برابر با ولتاژهای بسیار کم است.)

در یک ماده فروالکتریک، بارهای مثبت و منفی به طور خود به خود به طرف ها یا قطب های مختلف می روند. پس از اعمال میدان الکتریکی خارجی، این بارها طرفین را تغییر می دهند و قطبش را معکوس می کنند. تغییر قطب را می توان برای رمزگذاری اطلاعات دیجیتال استفاده کرد و این اطلاعات در طول زمان غیرفرار یا پایدار خواهند بود. تغییر نمی کند مگر اینکه میدان الکتریکی اعمال شود. برای اینکه یک فروالکتریک کاربرد وسیعی در الکترونیک داشته باشد، همه اینها باید در دمای اتاق اتفاق بیفتد.

خواص فوق العاده ترانزیستور جدید می تواند کاربردهای الکترونیکی گسترده ای داشته باشد بیشتر بخوانید: کارت گرافیک دوگانه اینتل Arc B580؛ قدرتی نو در راه است؟

ماده فروالکتریک جدید گزارش شده در Science از خواص ترانزیستور در سال 2021 بر اساس ورقه های نازک اتمی نیترید بور است که به موازات یکدیگر چیده شده اند، پیکربندی که در طبیعت وجود ندارد. در نیترید بور حجیم، لایه‌های مجزای نیترید بور 180 درجه می‌چرخند.

به نظر می رسد که وقتی یک میدان الکتریکی به این پیکربندی انباشته موازی اعمال می شود، یک لایه از ماده نیترید بور جدید روی دیگری می لغزد و موقعیت اتم های بور و نیتروژن را کمی تغییر می دهد. به عنوان مثال، تصور کنید که هر یک از دستان شما تنها از یک لایه سلول تشکیل شده است. این پدیده جدید شبیه به فشار دادن دست ها به هم و سپس جابجایی اندکی یکی از روی دیگری است.

به همین دلیل است که ترانزیستور جدید می تواند 100 میلیارد بار بدون تخریب سوئیچ شود. آن را با حافظه فلش درایو ساخته شده با مواد معمولی مقایسه کنید. هر بار که فلش مموری را می نویسید و پاک می کنید، مقداری تنزل پیدا می کند. با گذشت زمان، فرسوده می‌شود، به این معنی که باید از روش‌های بسیار پیچیده برای توزیع مکان‌هایی که در حال خواندن و نوشتن روی تراشه هستید استفاده کنید. مواد جدید از خواص ترانزیستور می تواند این مراحل را حل کند.

تالیف:
فروشگاه اینترنتی آ.اس.پ (اقتباس از مقاله‌ای از Techxplore)
در صورت استفاده از این مقاله، نام و آدرس فروشگاه اینترنتی آ.اس.پ را به عنوان منبع ذکر کنید.