تعتبر الترانزستورات ، وتحديداً تلك المصنوعة من السيليكون ، حجر الزاوية في الإلكترونيات الحديثة. من المحامص إلى أجهزة التلفزيون ، تظهر الترانزستورات في كل شيء تقريبًا بدائرة كهربائية. كما أنها تصبح أصغر حجمًا ، وهي مشكلة ، خاصة عندما يتعلق الأمر باستهلاك الطاقة والحرارة ، ومن المفارقات ، الحجم الإجمالي للجهاز. ضع عددًا كبيرًا جدًا من الترانزستورات في جهاز ، ومن الغريب أن تبدأ في اصطدام بعض الجدران.
إعلان
ينص قانون مور على أن عدد الترانزستورات التي يمكننا ضغطها في أجهزتنا الإلكترونية يزداد أضعافًا مضاعفة. هذا الاتجاه ، ومع ذلك ، يجب أن يكون له حدود. كلما كان الترانزستور أصغر (نحن نتحدث عن بعض ما هو موجود حاليًا فقط بعرض بضعة نانومترات) ، كلما كان من الصعب التخلص من النفايات التي تولدها ، وحصلت الأجهزة الأكثر سخونة المعبأة بها ، مما يحد من حجم الجهاز. إلى جانب الطلب المتزايد على إلكترونيات أسرع وأصغر ، يواجه المهندسون معضلة. قال المؤلف بيتر أ. دوبين ، أستاذ الفيزياء في جامعة نبراسكا لينكولن في بيان صحفي:
“تواجه الدائرة المتكاملة التقليدية بعض المشكلات الخطيرة … لذا فأنت بحاجة إلى شيء يمكنك تصغيره ، إذا كان ذلك ممكنًا. ولكن قبل كل شيء ، أنت بحاجة إلى شيء يعمل بشكل مختلف عن ترانزستور السيليكون ، بحيث يمكنك تقليل استهلاك الطاقة كثيرًا. “
تعاون باحثون من جامعة بوفالو وجامعة نبراسكا لينكولن في أ دراسة جديدةنُشر في “المواد المتقدمة” – لتصميم ترانزستور غير سيليكون أكثر كفاءة ، والذي من شأنه أن يسمح لأشباه الموصلات الصغيرة بالاستمرار في التقلص. عادةً ما تُحسب الترانزستورات عن طريق دفع الإلكترونات عبر البوابة: عندما تتدفق الإلكترونات عبر البوابة ، تكون القيمة 1 ، وعندما لا تكون كذلك ، تكون 0. لكن Keke He و Jonathan P. طريقة لتصميم ترانزستور من خلال الاعتماد على دوران الإلكترونات بدلاً من تدفقها.
يمكن للإلكترونات أن تدور في اتجاه من اتجاهين: لأعلى أو لأسفل. يمكن لهذه الاتجاهات ، كما خمنت ، أن تتوافق مع 1 و 0 من الكود الثنائي. بدأ فريق البحث أولاً بطبقة من الجرافين بسمك طبقة واحدة تتدفق الإلكترونات خلالها. تعتبر طبقة الجرافين ضرورية ، حيث أن للجرافين خاصية فريدة تسمح للإلكترونات بالحفاظ على اتجاه دورانها لمسافات طويلة نسبيًا. تحت طبقة الجرافين توجد طبقة من أكسيد الكروم.
Save 16%
Apple AirPods 3
Level up your earbud game
Apple has added premium features previously exclusive to its more luxurious AirPods Pro, such as spatial audio and water resistance.
Buy for $149 at Amazon
When a positive voltage is applied, the electrons in the chromium oxide spin up, and the graphene electrons veer to the left. When the voltage is negative, the chromium oxide electrons spin down and the graphene electrons veer right. These two unique configurations create easy-to-detect signals that can correspond to 1’s and 0’s.
Dowben explains that there may be other ways to create similar transistors out there. “Now everybody can get into the game, figuring out how to make the transistor really good and competitive and, indeed, exceed silicon.”
For now, the researchers behind this type of transistor, called a magneto-electric transistor, are excited about its potential to push past silicon’s limits. The study’s press release claims that magneto-electric transistors could reduce the amount of transistors needed to store certain data by “as much as 75%,” which could lead to smaller and cooler devices, but also a purported 5% reduction in global digital energy consumption. That energy reduction estimate is also thanks to the potential for these transistors to remember exactly where their users left off even after being powered down.
Plus, if the pandemic’s taught us anything when it comes to manufacturing tech, it’s that the industry can only push out الكثير من السيليكون. لا تزال الترانزستورات المغناطيسية الكهربائية بعيدة كل البعد عن التصنيع ، ولكن يمكن أن تستفيد أشباه الموصلات دائمًا من جديد غزل على الأشياء.
إعلان
