Monipuolinen ferrosähköisyys

Michiganin yliopiston tutkijatiimi on tehnyt ferrosähköisistä puolijohteista viiden nanometrin eli vain 50 atomin paksuisia.

Tämä tasoittaa tietä ferrosähköisten teknologioiden integroimiseksi tietokoneissa ja älypuhelimissa käytettäviin perinteisiin komponentteihin, mikä laajentaa tekoälyä ja tunnistuskykyä.

Ferrosähköiset puolijohteet voivat ylläpitää ja vaihtaa sähköistä polarisaatiotaan. Ominaisuutta voidaan käyttää monilla tavoilla – mukaan lukien valon ja akustisten värähtelyjen tunnistaminen sekä energian kerääminen.

Lisäksi ne tarjoavat erilaisen tavan tallentaa ja käsitellä sekä klassista että kvantti-informaatiota. Kaksi sähköistä polarisaatiotilaa voivat toimia ykkösenä ja nollana laskennassa. Tämä laskentatapa voi myös jäljitellä neuronien välisiä yhteyksiä, jotka mahdollistavat sekä muistin tallennuksen että tiedonkäsittelyn aivoissa.

Muisteja ajatellen energian tallentaminen sähköisenä polarisaationa vaatii vähemmän energiaa kuin RAM-muistin kondensaattorit. Tällainen muisti voisi olla tiiviimmin pakattu, mikä lisää kapasiteettia ja olisi kestävämpi ankarissa ympäristöissä. Lisäksi tutkitun ScAIN materiaalin ohentaminen viiteen nanometriin osoittaa tutkijoiden mahdollisuutta pienentää käyttöjännitettä.

Lisäksi nanomittakaavan valmistus parantaa tutkijoiden kykyä tutkia materiaalin perusominaisuuksia, löytää sen suorituskyvyn rajat pienissä koossa ja mahdollisesti avata tietä sen käyttöön kvanttiteknologioissa sen epätavallisten optisten ja akustisten ominaisuuksien vuoksi.

"Tämän ohuuden avulla voimme todella tutkia pieniä fysiikan vuorovaikutuksia", sanoi Ping Wang, UM:n sähkö- ja tietokonetekniikan tutkija. "Tämä auttaa meitä kehittämään tulevaisuuden kvanttijärjestelmiä ja kvanttilaitteita."

Aalto- ja Jyväskylän yliopistojen tutkijat ovat puolestaan osoittaneet kuinka hallita yksittäisten molekyylien kvanttitiloja sähköisesti ohjaten niitä ferrosähköisellä substraatilla.

Kyky hallita yksittäisten molekyylien elektronista konfiguraatiota voi johtaa merkittävään kehitykseen sekä perustieteen että teknologian alalla. Molekyylien sisäisten tilojen hallinta voi mahdollistaa uusien keinotekoisten materiaalien kehittämisen, jolla on eksoottisia ominaisuuksia mutta se saattaisi mahdollistaa myös klassisten tietokonemuistien äärimmäisen miniatyrisoinnin molekyylitasolle asti.

"Kokeissamme osoitimme, kuinka kaksiulotteinen ferrosähkö mahdollistaa sähköisesti kytkettävien kvanttitilojen toteuttamisen. Kvanttitilojen sähköinen hallinta on tärkeä virstanpylväs kvanttimateriaaleissa, ja tässä esitimme yhden strategian, jolla se tehdään yksittäisten molekyylien syvimmällä tasolla", sanoo tohtori Mohammad Amini, tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja.

Aiheesta aiemmin:

Multiferroisista spintroniikan pelin muuttajia?

Antiferrosähköisillä ja ferrosähköisillä yhteisiä ominaisuuksia