Электронное переключение — это ключ к питанию всего, от вашего будильника до самых быстрых суперкомпьютеров в мире, и теперь ученые считают, что они зафиксировали это переключение в действии в электронном устройстве.
Исследователи опубликовали новую статью в журнале Science, в которой описывается, как они использовали специализированную сверхбыструю камеру, способную видеть объекты в атомном масштабе, чтобы делать снимки электронного переключателя, когда они посылали на него электрические импульсы.
Затем они соединили эти изображения в своего рода гифку или фильм, показывающий, как атомная структура переключателя изменяется при приложении электрических импульсов, переключая его из изолирующего состояния в проводящее состояние.
«Это исследование является прорывом в сверхбыстрых технологиях и науке», — сказал Сицзе Ван , ученый из Национальной ускорительной лаборатории SLAC (SLAC) и соавтор статьи. «Это первый случай, когда исследователи использовали сверхбыструю дифракцию электронов, которая может обнаруживать крошечные движения атомов в материале путем рассеивания мощного пучка электронов от образца, чтобы наблюдать за работой электронного устройства».
Захват электронного цикла переключения
Изменение атомной структуры электронного переключателя | Источник: Грег Стюарт / Национальная ускорительная лаборатория SLAC.
Исследовательская группа создала индивидуальные миниатюрные переключатели из диоксида ванадия, важного материала, способного переключаться между изолирующим и проводящим состояниями при комнатной температуре, что делает его идеальным для будущих компьютерных разработок.
Затем они использовали электрические импульсы для переключения между состояниями, используя сверхбыструю электронную дифракционную камеру SLAC, MeV-UED, чтобы отобразить расположение атомов переключателя за миллиардные доли секунды.
« Эта сверхбыстрая камера может действительно заглядывать внутрь материала и делать снимки того, как его атомы движутся в ответ на резкий импульс электрического возбуждения», — сказал Аарон Линденберг, профессор кафедры материаловедения и инженерии Стэнфордского университета и исследователь Стэнфордский институт материаловедения и энергетики (SIMES) при SLAC. «В то же время он также измеряет, как электронные свойства этого материала меняются с течением времени».
Мы надеемся, что регистрация движения атомов таким способом даст ученым лучшее понимание того, как работают эти электронные переключатели, и поможет компьютерным инженерам в предстоящие годы создавать лучшую электронику, обладающую большей прочностью и эффективностью.
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК