Безкремниевый компьютер толщиной в один атом

23.10.2025

Ограничения кремния, который десятилетиями был основой микросхем, побуждают ученых искать альтернативные материалы, способные сделать компьютеры еще меньше, быстрее и энергоэффективнее. Университет Пенсильвании (Penn State) сообщил о создании первого работающего компьютера, полностью обходящегося без кремния, использующего так называемые двумерные материалы толщиной всего один атом.

Кремний на протяжении десятилетий оставался стандартом для производства микросхем, от смартфонов и ноутбуков до автомобилей и бытовой техники. Однако по мере уменьшения размеров транзисторов кремний начинает терять свои электрические свойства, что ограничивает дальнейшее развитие миниатюрной электроники.

Команда профессора Саптарши Даса предложила решение этой проблемы, создав рабочий компьютер на основе двух 2D-материалов: молибден (IV) сульфида (MoS2) использовался для n-типа транзисторов, а вольфрам (IV) селенида (WSe2) - для p-типа. Эти транзисторы выполняют те же функции, что и в традиционных кремниевых микросхемах, управляя потоком электрического тока, при этом компьютер построен по привычной CMOS-схеме (комплементарная металлооксидная полупроводниковая технология), но без кремния.

"Кремний позволял микросхемам становиться меньше и мощнее на протяжении десятилетий. Но при дальнейшем уменьшении элементов его эффективность падает. Двумерные материалы лишены этого ограничения", - объяснил профессор Дас, подчеркивая уникальные свойства новых веществ.

Чтобы создать рабочие транзисторы, исследователи изготовили более 1000 элементов каждого типа, вырастив большие листы материалов с помощью технологии MOCVD, при которой пары веществ оседают на поверхности и формируют тончайшие слои. Такой подход позволяет производить качественные и стабильные транзисторы, пригодные для построения полноценного устройства.

Первый автор работы, аспирант Penn State Субир Гош, отметил, что компьютер на 2D-материалах работает на низком напряжении, потребляет крайне мало энергии и способен выполнять простые логические операции с частотой до 25 килогерц. Это демонстрирует перспективность технологии для создания миниатюрных и энергоэффективных устройств будущего.

Открытие команды Penn State может изменить подход к проектированию электроники. Использование материалов толщиной в один атом открывает путь к компьютерам, которые будут не только меньше и легче, но и смогут работать при минимальном энергопотреблении, что особенно важно для портативной электроники и носимых устройств.

<< Назад: Гарнитура смешанной реальности Samsung Galaxy XR 24.10.2025

>> Вперед: Беспроводные колонки Sony Pulse Elevate 23.10.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Пшеница и горошек будут расти быстрее 15.01.2018 Исследователи из английского Исследовательского института в Норидже, университетов Квинсленда и Сиднея разработали технологию ускоренного скрещивания растений. Ученые и инженеры сократили жизнь одного поколения растений, от семечка к семечку, до восьми недель. Такая скорость размножения позволяет получать до шести экспериментальных урожаев в год; это втрое больше, чем обычно. Почему важна скорость роста растений, объясняет руководитель исследования, Брэнд Вульф (Brande Wulff): "Перенаселенной планете нужны большие урожаи и устойчивые к болезням и вредителям культуры. Чем быстрее мы сможем тестировать новые сорта, тем быстрее мы будем давать фермерам новые, лучшие сельскохозяйственные растения". Растения, выращиваемые по ускоренной методике, выглядят не хуже обычных и дают столько же семян, сколько те, которые выращивают в обычные сроки. Новые сорта сельскохозяйственных растений, выведенных с помощью технологии ускоренного скрещивания, появятся на рынке уже через 10 лет, уверен Вульф. В теплицах для ускоренного скрещивания светло 22 часа; дополнительную подсветку после заката и даже в полдень дают экономичные светодиоды. Параметры помещения. такие как влажность и температура, все время контролируются с помощью системы датчиков и регуляторов. На сегодняшний день авторам работы, опубликованной в Nature Plants, удалось снять шесть урожаев в год следующих культур: пшеницы, дурума (твердой "макаронной" пшеницы), ячменя, фасоли и горошка.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025