Miljoona kertaa nopeampaa tietotekniikkaa

Siirtymämetallien kalkogeeneillä (TMDC) on optisia ominaisuuksia, joita voitaisiin käyttää nopeuttamaan tietokoneet miljoona kertaa nopeammiksi ja tallentamaan informaatiota miljoona kertaa energiatehokkaammin ja nopeammin.

Aihetta tutkineen Georgia State Universityn tutkijat ehdottavat, että TMDC:iden, atomisen ohuisiin puolijohteisiin perustuen tietokoneet voidaan saada toimimaan femtosekuntien aikaskaalassa.

"Ei ole mitään nopeampaa kuin valo", kertoo tohtori Mark Stockman, tutkimuksen vetäjä professori Georgia State Universitystä. "Ainoa tapa rakentaa paljon nopeampaa tietotekniikkaa on käyttää optiikkaa, ei elektroniikkaa.

Tutkijoiden ehdotus perustuu teoriaan, että TMDC:llä eli malminmuodostajilla on potentiaalia käsitellä informaatiota muutamassa femtosekunnissa.

TMDC:llä on kuusikulmainen hilarakenne, joka koostuu siirtymämetallien atomien kerroksesta, joka on kahden kalkogeenisen atomikerroksien välissä.

TMDC:n kuusikulmaisessa hilarakenteessa elektronit kiertävät ympyrää eri tavoin, kun jotkut elektronit pyörivät vasemmalle ja toiset pyörivät oikealle riippuen niiden paikasta kuusikulmaisessa. Tämä liike aiheuttaa uuden ilmiön, jota kutsutaan topologiseksi resonanssiksi.

Tällainen vaikutus mahdollistaa lukea, kirjoittaa tai käsitellä informaatiobittiä vain muutamassa femtosekunnissa. Ennustettuja ilmiöitä voitaisiin siten soveltaa tietojen tallentamiseen ja käsittelyyn petahertsien kaistalla optoelektroniikalla.

TMDC-yhdisteillä on useita positiivisia ominaisuuksia, mukaan lukien stabiilisuus, myrkyttömyys, ohuus, keveys ja mekaaninen vahvuus. Esimerkkejä ovat molybdeeni-disulfidi (MOS2) ja volframi-diselenidi (WSe2).

TMDC:t ovat osa 2D-materiaalien suurta perhettä. Tässä työssä tutkijat tukeutuivat TMDC:n optisiin ominaisuuksiin, joiden ansiosta ne olisivat ultranopeita.

On olemassa lukuisia esimerkkejä TMDC:stä, joten tulevaisuudessa tutkijat haluavat löytää parhaimman niistä käytettäväksi tietokonetekniikalle.