Nopeampia kytkimiä ja viritettäviä eristeitä

Vanadiinidioksidi vaihtaa tilaansa eristeestä metalliin noin 67 astetta korkeammissa lämpötiloissa. Tästä lämpötilasta riippuvasta metalli-eriste siirtymän alkuperästä väitellään yhä mutta periaatteessa se saadaan aikaan ulkoisen sähkökentän avulla.

Jos tämä metalli-eriste siirtymä on alkuperältään sähköinen, sähkökentän käyttö aiheuttaa siirtymän pikosekunnissa tai nopeammin, sanoo Nagaphani Aetukuri IBM-Stanford Spintronic Science and Applications Centeristä (SpinAps).

- Tästä löytyisi perusta ultranopeille elektronisille kytkimille, jossa laitteet olisivat aktivoitavissa niin nopeasti, että energiaa häviäisi hukkatehona erittäin vähän.

Berkeley Labin Advanced Light Source (ALS)-laitteistolla tuotettujen tutkimustulosten mukaan metalli-eriste siirtymää voidaan hallinta muokkaamalla vanadiinidioksidin metallisen tilan tiettyjen elektroniorbitaalien roolia. Myös siirtymälämpötilaa voidaan muokata.

Tarkempaa viritystä

Pienemmät häviöt ovat olleet tavoitteena myös National Institute of Standards and Technology (NIST) ja Cornell Universityssä tehdyssä uuden mikroaalloille tarkoitetun nanorakennemateriaalin tutkimuksessa.

Uusi monikerroksinen kiteinen kerrosmateriaali toimii viritettävänä eristeenä ja saattaa mahdollistaa kokonaan uuden luokan kompaktit, korkean suorituskyvyn ja hyötysuhteen komponentit esimerkiksi matkapuhelimille.

Viritettävää eristettä käytetään antennipiirien virityskondensaattoreissa mutta nykyisien materiaalien kiderakenteiden vikakohdista johtuen niiden tehohukka on kovin suuri. Uudet materiaalit toimivat hyvin jopa sadalla gigahertsillä.

Uusi materiaali pystyy korjaamaan itseään ja siten luomaan täydellisiä eristerakenteita, jotka johtavat tutkijoiden mukaan harvinaisen korkean virityksen ja pienen häviön yhdistelmään.