Kontrolowanie nano-przełączników niklowych za pomocą światła

Anonim

Dr Giordano Mattoni, badacz kwantowy w TU Delft i jego współpracownicy wykazali, że nanoelektroniczne przemiany fazowe w klasie materiałów znanych jako niklowane mogą być kontrolowane za pomocą światła laserowego. Ich odkrycia, opublikowane w Physical Review Materials, stanowią ważny krok w dziedzinie nowych materiałów dla elektroniki.

Nikielany są klasą materiałów półprzewodnikowych z zestawem unikalnych właściwości, w tym mogą przechodzić fazę przejścia od prowadzenia do zachowania izolacji. We wcześniejszych badaniach Mattoni i współpracownicy wykazali, w jaki sposób przemiana metal-izolator (MIT) rozprzestrzeniała się w takich niklinach. W ostatnich eksperymentach udowodnili, że MIT można kontrolować za pomocą światła laserowego. "Materiały o reprogramowalnych właściwościach fizycznych w nanoskali są bardzo pożądane, ale do tej pory są one prawie niedostępne" - mówi Mattoni.

Podczas swoich eksperymentów w międzynarodowym laboratorium badawczym w Wielkiej Brytanii naukowcy wylansowali ultraszybkie impulsy laserowe o czasie trwania 100 femtosekund na próbce NdNiO 3 (nikiel neodymowy). "Wysłanie bardzo szybkiego, wysokoenergetycznego impulsu światła laserowego podniosło temperaturę próbki z 150 do 152 kelwinów na krótką chwilę Ten niewielki wzrost temperatury był wystarczający, aby zmienić właściwość materiału z izolacyjnego na przewodzący. zwiększając moc lasera, możemy kontrolować, jak izolacyjny lub metaliczny może być materiał, a tym samym kontrolować jego właściwości fizyczne. "

Ta kontrola jest również możliwa dzięki innej właściwości materiału: histerezie (z greckiego dla "opóźnienia w tyle"). "Podgrzewanie lub schładzanie materiału nie przebiega zgodnie z tym samym schematem przejścia, możemy użyć tego zjawiska, aby zablokować materiał w określonej fazie." W życiu codziennym histereza służy na przykład do sterowania termostatami w lodówkach lub centralnych systemach grzewczych. Aktywacja i dezaktywacja jest kontrolowana przez wykrywanie temperatury, dzięki czemu systemy nie włączają się i nie wyłączają.

Chociaż badanie to miało fundamentalne znaczenie, praktyczne zastosowania są na horyzoncie: materiały, w których przewodnictwo można włączać i wyłączać, mogą być wykorzystywane do przełączników i obwodów do nowych urządzeń elektronicznych. "Takie materiały mogłyby być wykorzystywane do sztucznych sieci neuronowych" - mówi Mattoni. "Do tej pory wszystkie zmiany w dziedzinie sztucznej inteligencji zostały dokonane w oprogramowaniu. Jeśli możesz uruchamiać algorytmy bezpośrednio za pomocą jakiegoś sprzętu, możesz naprawdę stworzyć coś podobnego do mózgu".

Pomimo pozytywnych wyników sam eksperyment nie został zaplanowany jako taki. "Pracowaliśmy nad bardzo trudnym eksperymentem, który musieliśmy porzucić, ale oznaczało to, że mieliśmy trochę czasu na synchrotronie i te kilka godzin, które wykorzystaliśmy w pełni." Udowadniając, że nawet w naukach podstawowych musisz siać siano, gdy świeci słońce.

menu
menu