Ohutkalvot reagoivat alustansa kanssa

Monet nykyajan elektronisista laitteista on rakennettu ohutkalvoalustoille. Ohutkalvo on sähköä johtavaa materiaalia, kun taas alusta on Fyysikot ja materiaalitieteilijät ovat pitkään olettaneet, että alustat eivät reagoi sähköisiin ärsykkeisiin, mutta Kalifornian San Diegon yliopiston ja sen yhteistyökumppaneiden uusi tutkimus on osoittanut, että alustat eivät olekaan inerttejä.

Tutkimus alkoi neljä vuotta sitten UC San Diegon fysiikan apulaisprofessorin Alex Frañón laboratoriossa. Yksi kyseisen tutkimusyhteisön tavoitteista on kehittää kvanttimateriaaleja, joita voidaan käyttää neuromorfisessa eli "aivojen kaltaisessa" laskennassa.

Kyseinen pyrkimys kehittää uusia materiaaleja johti Frañón laboratorion tutkimaan vanadiinidioksidista valmistettuja ohutkalvorakenteita. Kun ohutkalvoon kohdistetaan jännite, muodostuu säie – jotain vastaavaa tapahtuu, kun Maa ja ilmakehä luovat riittävän voimakkaan jännitteen aiheuttaakseen salaman. Ohutkalvon säie ohjaa rakenteen sähköistä värähtelyä, aivan kuten neuroniemme signaalit.

Tätä reaktiota on tutkittu lukemattomia kertoja laboratorioissa ympäri maailmaa, mutta Frañón laboratoriossa otettiin käyttöön uusi tekniikka eli pimeäkenttäröntgenmikroskopia, joka antaa mahdollisuuden tarkastella koko rakennetta yhdessä kuvassa.

Heidän näkemänsä oli täysin odottamatonta: muutos ei tapahtunut ainoastaan ohuessa kalvossa, vaan myös substraatissa, mikä osoitti ensimmäistä kertaa, että nämä kaksi osaa jakoivat energiaa eli olivat "kytkeytyneet toisiinsa". Tämä löytö oli vastoin kaikkea, mitä tiedemiehet olivat olettaneet substraateista vuosikymmenten ajan.

Uuden ajan materiaaleja laskennan uudelle aikakaudelle

”Oletus substraattien inertistä luonteesta on tarkistettava”, Frañó totesi. ”Jatkossa meidän on oletettava, että substraatti muuttuu samaan aikaan kun kalvo muuttuu. Tämä on mullistava käsitys, joka kumoaa vuosikymmeniä vanhat aiemmat oletukset.”

Frañón tapauksessa kysymys, jonka hän nyt kysyy itseltään, on: "Mitä voimme tehdä tällä uudella kasvualustalöydöllä?"

Yksi ajatus on, että substraatti voi toimia väliaineena, joka voi kytkeä materiaaleja substraatin molempiin päihin. Tällä hetkellä ohutkalvorakenteet on yhdistetty kaksiulotteisesti, mutta jos tutkijat voisivat rakentaa substraatin molemmille puolille, se mahdollistaisi kolmiulotteisuuden, mikä avaisi mahdollisuuden tiheämmille ja paremmin toisiinsa kytkeytyneille tietokonesiruille ja toisi meidät askeleen lähemmäksi seuraavan sukupolven laskentaa.

Aiheesta aiemmin:

Timanttikalvojen pietsosähköinen vaikutus

Uusi fysikaalinen ilmiö kahden erilaisen materiaalin rajapinnassa