易坊好文馆

  1. 首页 > 玩科技 >

运动速度|美媒：最薄电子设备仅两个原子厚

电子 设备 研究 方式 原子 电子设备 粒子 晶体 极化 数字信息 运动速度 特拉维夫 摩西·本

参考消息网7月9日报道据美国趣味科学网站7月6日报道 ， 科学家研发出世界最薄技术装置 。 这是一个只有两个原子厚的微型设备 ， 可用于存储电子信息 。
报道介绍 ， 该设备分为两层 ， 一层由硼构成 ， 另一层由氮构成 ， 排列成重复的六边形结构 。 通过利用名为量子隧穿的奇特量子力学效应 ， 硼原子和氮原子的电子能够穿过两层之间的间隙 ， 改变设备的状态 ， 使其能编码数字信息 。
这类似于当前最先进的计算设备的工作方式 。 计算机的“心脏”包含许多微小晶体 ， 每个晶体由约100万个、分成多层堆叠的原子组成 。 通过让电子穿过层与层之间的间隙 ， 计算机能够在二进制的两个状态（0和1）之间切换 。 0和1构成了数字信息的基本单位：比特 。
以色列特拉维夫大学物理学家、该研究论文的作者之一摩西·本·沙洛姆发表声明称：“在其自然的三维状态下 ， 这种材料（晶体）由相互叠加的很多层组成 ， 每一层都相对于其相邻层旋转180度 。 在实验室中 ， 我们能够在没有旋转的情况下人为地平行堆叠这些层 。 根据假设 ， 这么做会让相同类型的原子完全重叠 ， 尽管它们之间存在强大的斥力（因为它们所带的电荷相同） 。 ”
【运动速度|美媒：最薄电子设备仅两个原子厚】报道称 ， 量子隧穿效应使粒子——在这种情况下是电子——能够穿过看似不可逾越的障碍 。 这是因为在量子物理学中 ， 粒子同时以波和粒子的形式存在；因为是波 ， 这些粒子预计就有一定概率存在于给定空间 。 就像波浪撞击海中堤坝会导致另一侧产生较小的波浪一样 ， 以波的形式存在的粒子也有一定的概率存在于障碍的另一侧 。
正是这种能力令电子能够在该设备的硼层和氮层之间跳跃 。
实际上 ， 该研究团队称 ， 这两层并未完全对齐 ， 而是倾向于彼此稍微偏离中心 ， 以使每一层的相反电荷重叠 。 这导致自由电子（带负电）向其中一层移动 ， 带正电的原子核则向另一层移动 ， 这样就在设备内部形成了少量电子极化——一侧带正电 ， 另一侧带负电 。 通过调整一层与另一层的关系 ， 可以逆转极化方式——将设备的二进制状态从一种变为另一种 ， 进而存储信息 。
报道称 ， 通过将该设备的大小缩小到只有两层原子 ， 研究人员可以加快电子运动速度 。 提升电子运动速度可以让未来的设备速度更快、密度更小、能效更高 。
在20世纪末和21世纪初计算机兴起的过程中 ， 科学家用摩尔定律来描述计算机处理能力的增长方式 。 该定律称 ， 芯片上能容纳的晶体管数量大约每两年翻一番 ， 性能也将随之提升 。 但是随着芯片制造商在晶体管的最小体积上达到基本物理极限 ， 这种趋势正在放缓 。 研究人员希望 ， 基于该新设备的设计方案开发的电子芯片能改变这种放缓趋势 。
论文主要作者、特拉维夫大学博士研究生马扬·维兹内尔·斯特恩在声明中说：“我们希望 ， 微型化和通过滑动来翻转（设备的极化方式）能够改进当今的电子设备 ， 并使在未来的设备中使用其他控制信息的创新方式成为可能 。 ”
研究人员6月25日在美国《科学》周刊上发表了他们的研究成果 。

    推荐阅读


    上一篇：华为|为创造者打造施展才华的舞台，华为 Pencil Engine 生态持续升级

    下一篇：人工智能|从伦理到治理，什么是可信AI？