iulie 23, 2024

Obiectiv Jurnalul de Tulcea – Citeste ce vrei sa afli

Informații despre România. Selectați subiectele despre care doriți să aflați mai multe

Cercetătorii de la Universitatea din Minnesota creează pentru prima dată pelicule unice semimetalice subțiri – ScienceDaily

O echipă de la Universitatea din Minnesota Twin Cities a fabricat, pentru prima dată, o peliculă subțire dintr-un material topologic semimetalic unic, care are potențialul de a genera mai multă putere de calcul și de a stoca memorie în timp ce utilizează mult mai puțină energie. Cercetătorii au putut, de asemenea, să studieze materialul mai îndeaproape, ceea ce a condus la câteva descoperiri importante despre fizica din spatele proprietăților sale unice.

Studiul a fost publicat în Comunicarea naturiiEste o revistă științifică evaluată de colegi care acoperă științele naturale și inginerie.

După cum demonstrează recenta actul CHIPS și Science Act din SUA, există o nevoie din ce în ce mai mare de a crește producția de semiconductori și de a sprijini cercetarea care duce la dezvoltarea materialelor care alimentează dispozitivele electronice de pretutindeni. În timp ce semiconductorii tradiționali sunt tehnologia din spatele majorității cipurilor de computer astăzi, oamenii de știință și inginerii caută mereu noi materiale care pot genera mai multă putere folosind mai puțină energie pentru a face electronicele mai bune, mai mici și mai eficiente.

Un astfel de candidat pentru aceste cipuri de calcul noi și îmbunătățite este o clasă de materiale cuantice numite semimetale topologice. Electronii din aceste materiale se comportă în moduri diferite, dând materialelor proprietăți unice pe care izolatorii și metalele tipice utilizate în dispozitivele electronice nu le au. Din acest motiv, este în curs de explorare pentru utilizare în dispozitive spintronice, o alternativă la dispozitivele semiconductoare convenționale care folosesc spinul electronilor în locul unei sarcini electrice pentru stocarea datelor și procesarea informațiilor.

În acest nou studiu, o echipă multidisciplinară de cercetători de la Universitatea din Minnesota a fabricat cu succes un material asemănător unui film subțire și a demonstrat că are potențialul de performanță ridicată cu un consum redus de energie.

READ  Fostul dezvoltator Call of Duty, Bobby Kotick, îl critică pentru că face jocurile „mai rele”

„Această cercetare arată pentru prima dată că puteți trece de la un izolator topologic slab la un semimetal topologic folosind o strategie de dopaj magnetic”, a spus Jian-Ping Wang, autor principal al lucrării și McKnight Distinguished Professor. Catedra Hartmann la Departamentul de Inginerie Electrică și Calculatoare a Universității din Minnesota. „Căutăm modalități de a prelungi durata de viață a aparatelor noastre electrice, reducând în același timp consumul de energie și încercăm să facem acest lucru în moduri netradiționale, neconvenționale”.

Cercetătorii au lucrat la materiale topologice de ani de zile, dar echipa Universității din Minnesota este prima care a folosit un proces compatibil cu spray brevetat de industrie pentru a crea acest semi-metal sub formă de peliculă subțire. Deoarece procesul lor este compatibil cu industrie, a spus Wang, tehnologia poate fi adoptată și utilizată mai ușor pentru a produce dispozitive din lumea reală.

Andrei Mokhoyan, unul dintre autorii principali ai lucrării și Ray D. Președinte și profesor la Departamentul de Inginerie Chimică și Știința Materialelor de la Universitatea din Minnesota. „Întrebarea este cum putem reduce acest consum de energie? Această cercetare este un pas în această direcție. Venim cu o nouă clasă de materiale cu performanțe similare sau adesea mai bune, dar folosind mult mai puțină energie.”

Deoarece cercetătorii au realizat materiale atât de de înaltă calitate, au putut, de asemenea, să analizeze îndeaproape proprietățile lor și ceea ce le face atât de unice.

a spus Tony Lu, unul dintre autorii principali ai lucrării și Paul Palmberg profesor asociat la Departamentul de Inginerie Electrică și Calculatoare a universității din Minnesota. „În mod normal, atunci când se aplică un câmp magnetic, rezistența longitudinală a unui material va crește, dar în acest material topologic, ne așteptam să scadă. Am putut să ne susținem teoria cu date de transport măsurate și să confirmăm că există într-adevăr un rezistivitate negativă.”

READ  Cea mai mare întrebare a mea după campania „Halo Infinite” (fără spoilers)

Low, Mkhoyan și Wang lucrează împreună de mai bine de un deceniu la materiale topologice pentru dispozitive și sisteme electronice de ultimă generație – această cercetare nu ar fi fost posibilă fără combinarea expertizei lor în teorie, calcul, creștere și caracterizare a materialelor și fabricarea dispozitivului.

„Este nevoie nu numai de o viziune inspiratoare, ci și de o mare răbdare în cele patru discipline și de un grup dedicat de membri ai echipei pentru a lucra pe un subiect atât de important, dar provocator, care are potențialul de a permite transferul de tehnologie de la laborator la industrie.” spuse Wang. .

Pe lângă Low, Mkhoyan și Wang, echipa de cercetare a inclus Departamentul de Inginerie Electrică și Calculatoare de la Universitatea din Minnesota, Delin Zhang, Wei Jiang, Onri Benally, Zach Cresswell, Yihong Fan, Yang Lv și Przemyslaw Swatek; cercetător, Departamentul de Inginerie Chimică și Știința Materialelor Huanhui Yun; cercetător la Departamentul de Fizică și Astronomie Thomas Peterson; si cercetatorii Guichuan Yu si Javier Barriocanal de la Facultatea de Caracterizare de la Universitatea din Minnesota.

Această cercetare este susținută de SMART, unul dintre cele șapte centre pentru nCORE, un program al Fundației de Cercetare a Semiconductorilor, sponsorizat de Institutul Național de Standarde și Tehnologie (NIST). TP și DZ au fost susținute parțial de ASCENT, unul dintre șase centre pentru JUMP, un program al Fundației de Cercetare a Semiconductorilor sponsorizat de MARCO și DARPA. Această lucrare a fost susținută parțial de programul Centrului de Cercetare în Știința și Ingineriei Materialelor de la Universitatea din Minnesota (MRSEC) sub numărul de atribuire DMR-2011401 (sămânță). Porțiuni din această lucrare au fost efectuate la Universitatea din Minnesota Twin Cities Characterization Facility, care primește sprijin parțial de la Fundația Națională de Știință prin MRSEC (numărul de atribuire DMR-2011401). Porțiuni din această activitate au fost efectuate la Centrul Minnesota pentru Nano, care este susținut de NSF Network Coordinating Nano Infrastructure (NNCI) sub numărul de atribuire ECCS-2025124.

READ  Jucătorii „reveniți” își pot salva în sfârșit jocul (un fel de)