Dani kada te nervira spor pametni telefon ili laptop mogli bi uskoro da postanu prošlost:naučnici su otkrili novu tehniku za kontrolisanje elektronskih stanja u kvantnim materijalima, koja bi jednog dana mogla omogućiti da naši elektronski uređaji postanu i do 1.000 puta brži.
Šta su kvantni materijali?
To su materijali koji pokazuju neobična ponašanja vođena zakonima kvantne mehanike – oblastima fizike koje se razlikuju od uobičajenih zakona koje poznajemo.
Tim istraživača iz više američkih instituta uspeo je da kontroliše temperaturu slojevitog kvantnog materijala nazvanog 1T-TaS₂, omogućivši mu da se trenutno prebacuje između dve suprotne elektronske faze: izolatora i provodnika.
Ta sposobnost da blokira ili propušta električnu struju ključna je za rad tranzistora u računarima i telefonima.
Iako je put od laboratorije do svakodnevne upotrebe dug, ovaj proboj bi mogao značajno povećati brzinu procesora u našim uređajima – odnosno, koliko brzo rade.
„Svi smo se nekad nervirali što nam se nešto sporo učitava“, kaže fizičar Gregori Fajt (Gregory Fiete) sa Nortistern univerziteta.
„Ne postoji ništa brže od svetlosti, a mi upravo svetlo koristimo da kontrolišemo osobine materijala – najbrže moguće, u okviru zakona fizike.“
Trenutni elektronski uređaji koriste kombinaciju provodnih i izolacionih materijala. Ako ova nova tehnologija uspe, imaćemo jedan jedinstveni materijal koji se pod kontrolom svetlosti može brzo prebacivati iz jednog stanja u drugo – što znači manje, brže i efikasnije komponente.
Proces se zove „termalno gašenje“ (thermal quenching)
Materijal 1T-TaS₂ je i ranije pokazivao potencijal da prelazi između provodnika i izolatora, ali sada se to postiže na praktičnijim temperaturama (ne više na ekstremno niskim) i duže – čak mesecima, umesto nekoliko sekundi.
Ključ uspeha leži u tačnom tajmingu zagrevanja i hlađenja: dovoljno brzo da funkcioniše, ali ne prebrzo da se kvantna stanja ne bi srušila.
„Veliki izazov je kako kontrolisati osobine materijala kad god to želimo“, objašnjava Fajt.
„Naš cilj je potpuna kontrola – da materijal uradi tačno ono što želimo, i to veoma brzo. To je ono što kasnije može biti iskorišćeno u stvarnim uređajima.“
Šta dalje?
Današnji silikonski čipovi već su blizu svojih fizičkih granica. Zbog toga se sve više traže alternativne opcije.
Iako je tehnologija sa 1T-TaS₂ daleko od komercijalne primene, ona otvara vrata za novu generaciju elektronskih komponenti, koje mogu doneti ogromne skokove u performansama u godinama koje dolaze piše naučni portal sciencealert
„Došli smo do tačke kada su nam potrebne nove paradigme za skladištenje informacija i brzinu rada“, kaže Fajt.
„Jedna opcija je kvantno računarstvo, a druga je – inovacija u materijalima. Upravo o tome se radi u ovom istraživanju.“
Istraživanje je objavljeno u naučnom časopisu Nature Physics.
Izvor: Zanimljivostidana.com
