Изобретяването на транзистора през декември 1947 г. е един от най-значимите моменти в технологичната история на човечеството наред с уравненията на Максуел и батерията на Алесандро Волта. Тези важни компоненти са в основата на нашето общество, управлявано от технологиите, като превключват електрическото захранване от „включено“ към „изключено“ (известни още като 1 и 0) и обратно. Всъщност те са толкова важни, че са най-произвежданият артефакт в човешката история, като днес в света съществуват поне десетина секстилиона от тях.

При наличието на толкова разпространена технология е логично всеки пробив, който подобрява тези миниатюрни машини, да предизвиква известно вълнение, а ново проучване на Масачузетския технологичен институт (MIT) твърди, че изследователите са на път да постигнат нещо голямо. Създавайки нов вид транзистор с помощта на свръхтънък фероелектричен материал от боров нитрид, екипът използва неговите уникални електрически свойства, за да създаде свръхбърз, изключително здрав и невъзможно тънък компонент, който може да направи машините по-бързи и по-енергийноефективни. Резултатите от изследването са публикувани в списание Science.

„В моята лаборатория се занимаваме предимно с фундаментална физика“, казва в изявление за пресата Пабло Харильо-Хереро от Масачузетския технологичен институт, съавтор на изследването. „Това е един от първите и може би най-драматичните примери за това как много фундаментална наука е довела до нещо, което може да има голямо въздействие върху приложенията.“

Харильо-Хереро за първи път съобщава за обещанието на този материал от боров нитрид в статия от 2021 г., също публикувана в Science, но в това ново изследване екипът действително прилага теорията на практика.

Има няколко свойства, които правят този материал от боров нитрид толкова обещаващ. Първо, неговата фероелектрична природа, което означава, че поляризацията му може да бъде обърната при наличие на електрическо поле, е полезна за кодиране на информация, като същевременно остава стабилна във времето. Втората причина е паралелното разположение на неговите атомно тънки листове, което не се среща в природата. В насипно състояние тези листове вместо това са завъртени на 180 градуса, но когато са успоредни, както в този експеримент, единият слой на материала леко се приплъзва върху другия с няколко ангстрьома (или ширината на няколко атома), което променя позицията на атомите на бора и азота и превключва техните заряди.

Макар че това е особено полезно за транзистора, той има и друга забележителна способност - устройството изглежда неподатливо на проблемите, свързани с износването, които са измъчвали подобни материали.

„И така, чудото се състои в това, че чрез плъзгане на двата слоя с няколко ангстрьома“, казва в изявление за пресата Реймънд Ашури от Масачузетския технологичен институт (MIT), съавтор на изследването, „се получава коренно различна електроника. Нищо не се износва при плъзгането. Всеки път, когато записвате и изтривате флаш памет, се получава известно влошаване. С течение на времето тя се износва, което означава, че трябва да използвате някои много сложни методи за разпределение на местата за четене и запис върху чипа.“

Екипът изчислява, че транзисторът може да се превключва 100 милиарда пъти без влошаване на качеството, което означава, че концепцията за селективно съхранение в чип по същество ще стане остаряла.

Въпреки това има огромна разлика между създаването на един фероелектричен транзистор в лаборатория и масовото производство на шест милиарда от тези кученца за разпространение по целия свят и Ашури отбелязва, че производствената страна на нещата е трудна, но казва, че „ако хората могат да отглеждат тези материали в мащаба на пластините, бихме могли да създадем много, много повече“.

Това проучване показва, че технологичната революция, започнала през 1947 г., все още е силна в лабораториите по света и сега просто трябва да разберем как да произвеждаме тези малки, променящи света чудеса.

Снимка: Unsplash

Виж още: Вдъхновяващи 20 проекта, носители на наградата A’Design Award