پیشرفت شکست‌خورده‌ی MIT می‌تواند برای الکترونیک بازی‌ساز باشد
فیزیکدانان MIT ترانزیستوری با استفاده از ماده فرومغناطیس ساخته‌اند که می‌تواند انقلابی در الکترونیک ایجاد کند. این ماده- که نوآوری همان تیم اصلی و همکاران در سال ۲۰۲۱ است- فوق‌نازک است و بارهای مثبت و منفی را در لایه‌های مختلف جدا می‌کند.
به رهبری پابلو جریلو-هررو، استاد فیزیک سیسیل و آیدا گرین، و ریموند آشوری، استاد فیزیک، تیم نشان داد که ترانزیستور جدید آنها در چندین جنبه کلیدی از استانداردهای کنونی صنعت پیشی می‌گیرد.
مرکز ترانزیستور جدید ماده فرومغناطیس است که در حالت موازی فراز شده است، ترتیبی که به طور طبیعی رخ نمی‌دهد.
هنگامی که یک میدان الکتریکی اعمال می‌شود، لایه‌ها کمی روی هم می‌لغزند و موقعیت اتم‌های بور و نیتروژن را تغییر می‌دهند، که به طور چشمگیری خواص الکترونیکی ماده را تغییر می‌دهد.
جریلو-هررو به MIT News گفت: "در آزمایشگاه من، ما عمدتاً فیزیک بنیادی انجام می‌دهیم. این یکی از اولین و شاید چشمگیرترین نمونه‌هایی است که چگونه علم بسیار اساسی منجر به چیزی می‌شود که می‌تواند تأثیر بزرگی بر کاربردها داشته باشد."
عملکرد بالا و دوام
ترانزیستور جدید با مجموعه‌ای از قابلیت‌های چشمگیر از الکترونیک‌های متداول برجسته می‌شود.
از خصوصیات قابل توجه آن توانایی جابجایی بین بارهای مثبت و منفی- در واقع صفرها و یک‌ها- با سرعت نانوثانیه است. این توانایی جابجایی سریع برای رایانش و پردازش داده‌های با عملکرد بالا کلیدی است.
حتی بیشتر قابل توجه، دوام ترانزیستور است. طبق اعلام تیم، ترانزیستور هیچ نشانه‌ای از خرابی پس از ۱۰۰ میلیارد جابجایی نشان نداد. در مقایسه، دستگاه‌های حافظه فلش متعارف با مشکلات خرابی مواجه هستند و نیاز به روش‌های پیچیده برای توزیع عملیات خواندن و نوشتن در چیپ دارند.
علاوه بر این، ترانزیستور فوق‌نازک- با ضخامت تنها چند میلیاردیم متر- امکان حافظه رایانه‌ای بسیار فشرده‌تر و همچنین ترانزیستورهای با انرژی بیشتر را باز می‌کند.
چشم‌اندازهای آینده
کنجی یاسودا، نویسنده همکار اول مطالعه، که اکنون استاد کمکی در دانشگاه کرنل است، گفت: "ما ماده را ساختیم و به همراه ری [آشوری] و اَیوان [زلیس-گالر] ویژگی‌های آن را به دقت اندازه‌گیری کردیم." این همکاری بین گروه‌های تحقیقاتی مختلف را برجسته می‌کند. "این بسیار هیجان‌انگیز بود."
علی‌رغم پتانسیل ظاهراً بی‌حد و حصر، چالش‌هایی باقی مانده است تا پیش از پذیرش گسترده این فناوری حل شوند. یاسودا به MIT News گفت: "ما یک ترانزیستور تکی را به عنوان یک نمایش ساختیم. اگر مردم می‌توانستند این مواد را در مقیاس ویفر رشد دهند، می‌توانستیم بسیاری بیشتری ایجاد کنیم."
تیم تحقیقاتی همچنین در حال بررسی تحریک فرومغناطیسی با روش‌های جایگزین مانند پالس‌های نوری و آزمایش محدودیت‌های قابلیت‌های جابجایی ماده و دیگر امکانات است. روش تولید متعارف برای این فرومغناطیس‌ها پیچیده است و برای تولید انبوه مناسب نیست.
آشوری نتیجه‌گیری کرد: "چند مشکل وجود دارد. اما اگر این مشکلات را حل کنید، این ماده به بسیاری از روش‌ها در الکترونیک آینده بالقوه جا می‌افتد. این بسیار هیجان‌انگیز است."
"هنگامی که به کل حرفه‌ام در فیزیک فکر می‌کنم، این کاری است که فکر می‌کنم ۱۰ تا ۲۰ سال آینده می‌تواند جهان را تغییر دهد."
جزئیات تحقیق تیم در نشریه Science منتشر شده است.
