Mişel Franklin, Kaliforniya Universiteti – San Dieqo tərəfindən

Swati Mestri tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: Unsplash/CC0 İctimai Sahə

Bugünkü elektron cihazların bir çoxu — mobil telefonunuzdakı yarımkeçiricilərdən tutmuş günəş panellərinizdəki fotovoltaik elementlərə qədər — nazik təbəqəli substratlar üzərində qurulub. Nazik təbəqə elektrik keçirici materialdır, substrat isə inert materialdır. Yoxsa elədir?

Fiziklər və materialşünaslar uzun müddətdir ki, substratların elektrik stimullarına reaksiya vermədiyini düşünürlər, lakin Kaliforniya San Dieqo Universiteti və bir qrup əməkdaş tərəfindən aparılan yeni tədqiqatlar substratların heç də təsirsiz olmadığını göstərib. Bu kəşf mühəndislərə daha enerjiyə qənaət edən hesablamalar üçün lazım olan sıx, üçölçülü, beyin tərəfindən ilhamlanan kompüter çiplərini qurmağa kömək etmək potensialına malikdir. Bu iş ” Science” jurnalında dərc olunub .

Tədqiqat dörd il əvvəl Kaliforniya Universitetinin San Dieqo Fizika üzrə dosenti Aleks Franonun laboratoriyasında başlayıb. Frano ABŞ Enerji Departamentinin Enerji Sərhəd Tədqiqat Mərkəzlərindən biri olan Enerjiyə Səmərəli Neyromorfik Hesablamalar üçün Kvant Materialları (Q-MEEN-C) şirkətinin baş tədqiqatçısı və direktor köməkçisidir. Q-MEEN-C-nin məqsədlərindən biri neyromorfik və ya “beyin kimi” hesablamalarda istifadə edilə bilən kvant materialları hazırlamaqdır.

İnsan beynində müxtəlif bölgələrdə geniş neyron şəbəkəsi işləyir və bu da atdığımız hər bir düşüncə və hərəkəti təmin edir. Lakin insanlar üçün sürətli və sadə olan düşüncələr – üzləri tanımaq, pişiyi itdən fərqləndirmək və ya CAPTCHA-nı həll etmək – kompüterlər üçün şeytani dərəcədə çətin və enerji tələb edən ola bilər. Kvant materialları bir həll yolu təmin edə bilər.

Məhz yeni materialların hazırlanması axtarışı Franonun laboratoriyasını vanadium dioksid nazik təbəqəli cihazları öyrənməyə sövq etdi. Nazik təbəqəyə gərginlik tətbiq edildikdə, elektrik filamenti əmələ gəlir – Yer və atmosfer ildırım vuracaq qədər güclü bir gərginlik yaratdıqda oxşar bir şey baş verir. Nazik təbəqədəki filament, neyronlarımızdakı siqnallar kimi, cihazın elektrik sıçrayışını idarə edir.

Bu reaksiya dünyanın müxtəlif laboratoriyalarında saysız-hesabsız dəfə tədqiq edilmişdir, lakin Franonun laboratoriyası aspirant Elliot Kisiel tərəfindən hazırlanmış və qaranlıq sahəli rentgen mikroskopiyası adlanan yeni bir texnikanı tətbiq edirdi. Aspirantura təhsilinin çox hissəsini Argonne Milli Laboratoriyasında keçirən və hazırda orada Mayer Postdoktoral Təqaüdçüsü olan Kisiel, iki dünyanın ən yaxşısını – elektron mikroskopiyası və rentgen difraksiyasını birləşdirmək üçün bu aləti hazırlamışdır.

“Qaranlıq sahəli rentgen mikroskopiyası bizə bütün cihazı tək bir şəkildə görmək imkanı verir ki, bu da ölçmələri nə qədər sürətli apara biləcəyimizi xeyli yaxşılaşdırmaqla yanaşı, cihazları əhatə edən sahələri yüksək dəqiqliklə öyrənməyə də imkan verir”, – deyə o bildirib.

Rentgen şüaları üçün linzalar çox vaxt qalın olduğundan və onlardan keçən rentgen şüalarının əksəriyyətini udurduqdan sonra, komanda daha çox siqnal verən bir şeyə baxmalı oldu. Buna görə də onlar bu yeni texnika ilə ilkin sınaqların bir hissəsi zamanı substrata baxmaq qərarına gəldilər.

Gördükləri tamamilə gözlənilməz idi: Yalnız nazik təbəqədə deyil, həm də substratda dəyişiklik baş verdi və bu da ilk dəfə olaraq iki hissənin enerji paylaşdığını və ya “bir-biri ilə əlaqəli” olduğunu göstərdi. Bu kəşf elm adamlarının onilliklər boyu substratlar haqqında fərz etdikləri hər şeyə zidd idi.

Yeni kompüter dövrü üçün yeni dövr materialları

Nazik təbəqələr nazik adlanır, çünki onlar yoxa çıxan dərəcədə nazikdirlər – təxminən 100 nanometr – halbuki onların oturduğu substratlar 10.000 dəfə daha qalın ola bilər. Əyri-üyrü ölçülərinə baxmayaraq, bu təcrübədəki nazik təbəqə substratı itələyə və çəkə bilirdi. Frano kəşfi dağın zirvəsindəki bir ağacın bütün dağı hərəkət etdirə bilməsi ilə müqayisə etdi. Bundan əlavə, substrat nazik təbəqəyə də təsir göstərir və hər biri digərini itələyib çəkirdi.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və gündəlik və ya həftəlik olaraq vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında yeniliklər əldə edin .

Növbəti dörd ili gördüklərinin təsadüf olmadığından əmin olmaq üçün sərf etdilər. Onlar tədqiqatı ilk dəfə etdikləri kimi aparmaqla nəticələri təkrarlamaqla yanaşı, nümunənin müəyyən aspektlərini, məsələn, substratın qalınlığını və materialını dəyişdirdikdə də nəticələri təkrarladılar. Həmçinin nəticələrini müxtəlif cihazlardan istifadə edərək sınaqdan keçirdilər.

Bu işin böyük hissəsi yüksək parlaqlıqlı rentgen şüaları istehsal edən sinxrotron qurğusuna malik Argonne-da və işləyən cihazın real iş şəraitində necə davrandığını dəqiq şəkildə çəkə bilən dünyanın yeganə tam elektrikli ultrasürətli elektron mikroskopuna ev sahibliyi edən Brookhaven Milli Laboratoriyasında görülüb.

Bu, təsadüf deyildi.

Frano bildirib ki, “Substratların inert olması fərziyyəsi yenidən nəzərdən keçirilməlidir. Gələcəkdə, film dəyişikliyə məruz qaldıqda substratın da dəyişikliklərə məruz qaldığını düşünməliyik. Bu, onilliklər ərzində irəli sürülən fərziyyələrə zidd olan transformativ bir fikirdir.”

Bu məqalə, keçən il ACS Nano jurnalında dərc olunmuş və bu yaxınlarda ACS Nano Impact Mükafatının finalçısı adlandırılmış məqalənin davamıdır . Həmin məqalədə onlar nazik təbəqəni öyrənmək üçün qaranlıq sahəli rentgen mikroskopiyasından istifadə etmişlər, bu məqalə isə substrata diqqət yetirir. Birlikdə, onlar bir tədqiqat nəticəsinin növbəti tədqiqat tədqiqatına necə apardığını göstərir.

Franonun vəziyyətində, indi özünə verdiyi sual budur: “Bu yeni substrat kəşfi ilə nə edə bilərik? Əgər bir ağac bütün dağı hərəkət etdirirsə, gəlin bundan faydalanmağın bir yolunu tapaq.”

Bir fikir budur ki, substrat substratın hər iki ucundakı materialları birləşdirə bilən bir vasitə kimi çıxış edə bilər. Hal-hazırda nazik təbəqəli cihazlar iki ölçüdə birləşdirilir, lakin tədqiqatçılar substratın hər iki tərəfində qurğular qura bilsəydilər, bu, üçölçülülüyə imkan yaradaraq daha sıx və daha bir-biri ilə əlaqəli kompüter çipləri yaratmaq imkanını açacaq və bizi növbəti nəsil hesablama texnologiyasına bir addım daha yaxınlaşdıracaq.

UC San Diego müəllifləri arasında Kisiel (hazırda Argonne Milli Laboratoriyasında), Erbin Qiu, Wei He, Rourav Basak, Junjie Li, Ivan K. Schuller və Frañó var.

Nəşr detalları

Elliot Kisiel və digərləri, Oksid nazik təbəqəsi ilə substratlara basdırılmış dinamik asimmetrik gərginlik, Science (2026). DOI: 10.1126/science.adt9347

Jurnal məlumatları: ACS Nano , Elm  

Əsas anlayışlar

Səth və səthlərarası hadisələrYarımkeçiricilərElektron texnikaları

Kaliforniya Universiteti – San Dieqo tərəfindən təmin edilir