用TMDs替代硅-改进计算设备

世界现在已经到达了一个起点,从这里开始了硅时代的顶峰。由于计算机芯片已经达到了微型化的物理极限,而高功率处理器增加了能源成本,研究人员正试图寻找一类新的奇异材料,以促进新一代计算机设备的创新。欧洲杯足球竞彩

在实验期间使用极端条件来保护和保留TMD。如在此所示,在靠近空间中的条件的真空中储存和操纵所有样品。(图片信用:Kyle Mittan / Uanews)

与普遍的硅基电子相比,以废热的形式排出消耗的能量的主要部分,未来完全涉及低功率计算。该技术称为闪光灯,该技术取决于电子的量子物理特性,即向上或向下旋转,用于加工和存储信息,而不是使用电力转移它们;类似于传统的计算技术。

在努力使自旋电子器件成为现实的过程中,来自亚利桑那大学一直在分析一类叫做过渡金属二卤族(TMDs)的奇异材料。欧洲杯足球竞彩tmd具有独特的特性,能够以创新的方式处理和存储信息,并可以为下一代光伏和晶体管提供基础,甚至有望打开量子计算的大门。

According to Calley Eads, a fifth-year doctoral student in the UA’s Department of Chemistry and Biochemistry who investigates specific characteristics of these innovative materials, for instance, prevalent silicon-based solar cells in real time, transform only around 25% of sunlight into electricity; hence efficiency is a problem. “在那里有一个巨大的改善来收获能量,这些材料可能会这样做欧洲杯足球竞彩“她说。

然而,存在缺点 - 只有当它们以非常大的床单的形式才表现出异国特性的大多数,只有一到三个原子薄。除了工业批量生产之外,甚至在实验室中也难以产生原子层。

奥利弗·蒙蒂(奥德斯顾问)教授表示,几次尝试正在开发用于低功耗电子,量子通信和太阳能电池的原子薄材料。欧洲杯足球竞彩分析包含硫磺和锡间隙的TMD,他的团体最近发现了一个可能的快捷方式,报道自然通讯日报》。

我们展示了,对于这些性质,你不需要去原子薄片。你可以去买现成的更容易获得的水晶形式。一些属性被保存并保存下来

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理解电子运动

这当然可以大大简化设备的设计。

这些材料如此欧洲杯足球竞彩不同寻常以至于我们不断地发现它们,它们揭示了一些我们认为可以利用的不可思议的特征,但我们如何确定呢?其中一种方法是了解电子在这些材料中是如何移动的,这样我们就可以开发新的方法来操纵它们——例如,用光而不是传统计算机使用的电流欧洲杯足球竞彩

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为了执行这项研究,研究人员必须克服早期无法解决的困难 - 发现一种在流过晶体时“观察”个体电子的方法。

我们构建了基本上是一种时钟,可以将电子像秒表一样移动,“蒙蒂。”这使我们能够实时直接观察电子在晶体中的运动。到目前为止,这还只是通过理论模型间接实现的。“

这项研究是在利用tmd的奇异特性方面取得的重大进展,这些特性使tmd成为未来加工技术中有趣的材料,因为这要求深入了解电子在其中的行为和运动方式。欧洲杯足球竞彩

蒙蒂的“秒表”能够以阿秒的分辨率追踪移动的电子,一阿秒就是十亿分之一秒。在追踪晶体中的电子时,研究人员发现了另外一件事——电荷流动依赖于方向,这一发现违反了物理定律。

在与陆军研究实验室的计算物理学家Mahesh Neupane和斯坦福大学SLAC国家加速器实验室的x射线光谱学专家Dennis Nordlund的合作中,Monti的团队使用了一种高强度的,可调谐x射线源,以刺激其分析样品中的单个电子,并将它们提高到更高的能级。

当电子以这种方式被激发时,就相当于一辆汽车从每小时10英里被推到每小时数千英里,“蒙蒂解释道。”它希望摆脱这种巨大的能量,并倒回其原始能级。该过程非常短,当发生这种情况时,它会发出一个特定的签名,我们可以使用我们的乐器。“

该团队可以以使它们能够区分刺激的电子在材料的相同层内部的差异,或者移动到晶体中的相邻层的方式实现这一点。

我们看到以这种方式激发的电子在同一层内分散开来,而且速度非常快,大约在几百阿秒的量级,“蒙蒂。

然而,转移到相邻层的电子需要10倍以上的时间才能回到基能态。这种差异使研究小组能够区分这两种人群。

我非常兴奋地发现电荷分布的定向机制发生在一个层内,而不是跨层,“汉语铅作者说,”eads。”从未被观察过以前。“

更接近大规模制造

蒙蒂表示,尽管x射线“时钟”采用跟踪电子不是可视化应用程序的一部分,它是一种机制来分析电子在其中的行为,在接近的初始步骤所需的特色技术的成就,可以大规模生产。

我们在这些材料中看到的不寻常行为的一个例子是,向右向右的电子与向左的电子相同欧洲杯足球竞彩,“他说。”这是不应该发生的——根据标准材料的物理学,向左或向右是完全相同的事情。欧洲杯足球竞彩然而,对于这些材料,那不是真的欧洲杯足球竞彩。“

这种方向性是一个实例,它使TMDS为研究人员令人着迷,因为它可以用于编码信息。

向右移动可以被编码为“一个”并将左侧作为“零”,“蒙蒂。”所以如果我能生成电子,很整齐地向右移动,我写了一堆1,如果我能生成电子,很整齐地向左移动,我就生成了一堆0。“

科学家们可以通过光(例如激光)来光读、写和处理信息,而不是通过电流来调节电子。此外,也许有一天它甚至可以实现光学纠缠信息,为量子计算打开大门。

每年,这些材料都有越来越多的发现欧洲杯足球竞彩”,表示欧洲宇航防务集团。”就你能观察到的电子性质而言它们正在爆炸。它们可以以各种各样的方式发挥作用,从超导、半导体到绝缘,可能还有更多。“

蒙蒂表示,这里报告的研究只是一种研究了分层TMD晶体的意想不到的异国特征的一种方法。

如果你用硅做这个实验,你不会看到这些,“他说。”无论你怎么做,硅的表现总是像一个三维晶体。这都是关于分层。“

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