Tutkijat loivat valolla ohjelmoitavan puolijohteen02.10.2026
Joten tutkijat luovat nyt uusia materiaaleja sen sijaan, että kutistaisivat olemassa olevia. ”Yksi elektroniikan kehittämisen tulevaisuuden tavoitteista ei ole vain materiaalien pienentäminen, vaan niiden mukautumiskykyisyyden ja älykkyyden lisääminen”, sanoo Princetonin yliopiston post doc -tutkija ja tutkimusartikkelin ensimmäinen kirjoittaja Jaehoon Ji. Nykyiset puolijohteet, joita käytetään kaikenlaisissa laitteissa televisioista kannettaviin tietokoneisiin ja mikroaaltouuneihin, reagoivat sähköisiin signaaleihin. Valmistuksen jälkeen niiden sähkönjohtavuus pysyy suurelta osin muuttumattomana. Tämä uusi materiaali sitä vastoin reagoi herkästi ja on muunneltava. ”Ensimmäinen askel älykkäiden materiaalien luomisessa on reagointikyky”, sanoo artikkelin pääkirjoittaja Saien Xie. ”Elävät järjestelmät ovat erittäin älykkäitä, koska ne aistivat ja reagoivat jatkuvasti ympäristöönsä. Halusimme luoda materiaalin, joka voi samalla tavalla reagoida ulkoisiin ärsykkeisiin sen sijaan, että se toimisi jatkuvasti samalla tavalla.” Tämän tavoitteen saavuttamiseksi tiimi yhdisti erittäin ohuen puolijohteen valoon reagoiviin molekyyleihin, jotka muuttavat rakennettaan altistettuna eri aallonpituuksille. Nämä muutokset muuttavat puolijohteen elektronisia ominaisuuksia, jolloin sen johtavuus ja optinen vaste voidaan ohjelmoida, poistaa ja uudelleenohjelmoida valolla. Tämä tarkoittaa, että materiaali ei toimi kuin yksinkertainen päälle-pois-kytkin. ”Sen sijaan, että vaihtaisimme suoraan nollasta yhteen, voimme säätää materiaalin vastetta vähitellen ja sitten kääntää prosessin päinvastaiseksi”, Ji sanoi. Xie, Ji ja heidän yhteistyökumppaninsa ovat luoneet tästä superohuesta puolijohteesta yhtenäisen osan, jonka koko on yhden tuuman neliö. Tämän avulla he ovat rakentaneet ohjelmoitavien elektronisten kytkimien ryhmiä, mikä on askel kohti suurempia integroituja järjestelmiä. Seuraavaksi he työskentelevät näiden kytkimien kytkemiseksi piiriksi, joka on minkä tahansa monimutkaisen elektronisen laitteen perusrakenneosa. ”Pitkän aikavälin visiomme on rakentaa elektroniikkaa, jonka toiminnallisuutta ei enää määritellä kiinteästi valmistuksen aikana”, Xie sanoi. ”Sen sijaan haluamme piirirakenteita, joiden ominaisuuksia voidaan dynaamisesti konfiguroida uudelleen niiden valmistuksen jälkeen. Tämä työ osoittaa tärkeän askeleen kohti tätä tavoitetta.” Aiheesta aiemmin: Kohti valo-ohjattavia elektronisia komponentteja Valon aiheuttama ei-vastavuoroinen magnetismi Terahertsin valo ohjaa atomisen ohuita puolijohteita |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Puolijohteiden kehitys viimeisten 50 vuoden aikana on mahdollistanut insinöörien luoda yhä pienempiä puolijohdepiirejä ja tehostaa tietokoneiden toimintaa. Mutta tämä lähestymistapa on saavuttamassa fyysiset rajansa – puolijohdepiirit ja rakenteet ovat niin pieniä, että niitä on jo haastavaa lisätä enempää.