美媒：最薄电子设备仅两个原子厚

源自：参考消息

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原文标题：美媒：最薄电子设备仅两个原子厚

　　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。