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 奶茶好喝 发表于: 2021-7-10 00:14:00|显示全部楼层|阅读模式

[2021年] 美媒:最薄电子设备仅两个原子厚

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源自:参考消息
原文标题:美媒:最薄电子设备仅两个原子厚

源自:参考消息网

  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)。”
  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。
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