Transistorer er overalt—på din computer, bil, telefon og køleskab, men de er ikke svinder hurtigt nok til at tilfredsstille vores sult efter stadigt hurtigere enheder. En ny form for lys-baseret transistor bare kan ordne det.
I sin mest enkle, en transistor—eller field effect transistor, for at give mikroskopisk enhed, der er fundet i alle dine elektronik dens rette navn—er bare en lille switch. Det har tre terminaler: en kilde, en aftapning, og en port. Ved at variere spændingen (eller feltet, som du måske har gættet) på porten, det er muligt at styre strøm, der flyder fra source til drain. Enkel. Smider nok sammen, og du kan skabe komplekse kredsløb til at udføre logiske operationer—ligesom en computerchip.
Men at gøre disse transistorer mindre er hård. De allerede foranstaltning bare nanometer i størrelse, lavet af ultra-tynde lag af silicium, der er spredt—den tekniske term er dopede—med andre atomer til at rette sig efter dem med deres skift evner. Men som de er gjort mindre, at det er sværere at styre, hvordan atomerne er tilføjet, og det kan resultere i en uforudsigelig skifte. Der er dårlige, når du vil have noget til at fungere pålideligt.
Nu er det dog, som Technology Review-rapporter, et team af forskere fra University of North Carolina i Charlotte har udviklet en ny form for transistor, som styrer den nuværende, der flyder gennem det, ikke ved hjælp af en anvendt spænding, men med lys i stedet. Tænk på det som en smart mikroskopiske wire: Når det er oplyst, at det giver mulighed for elektroner til at flyde, når det er mørkt, intet passerer igennem. Mens der alene kan ikke lyde alt for nyttigt, holdet påpeger, at de enheder, der kan foretages mindre end field-effekt transistorer, fordi de ikke kræver, at doping på samme måde. Igen, der skal give mere at blive presset ind i det samme rum, så hastigheder til at stige i en måde, der tilfredsstiller vores tørst.
En skematisk tegning af en field effect transistor, til venstre, og den nye lys-transistor baseret på ret.
Sponsoreret
Videnskaben bag transistor i sig selv er ret simpel. Materialer, der har været kendt for at være fotoledende—det er, at foretage en mere eller mindre elektricitet, afhængigt af deres belysning— for et stykke tid nu. Hvad teamet har gjort, er at skabe en enhed, der bruger et bånd af et sådant materiale—i dette tilfælde cadmium og selen—det er bare et par af atomer tykt. I forsøg, hvor den belysning, der blev kontrolleret ved hjælp af laserstråler, team har fundet, at de gennemfører omkring en million gange mere strøm, når on end off, er i store træk sammenlignes med almindelige transistorer. Den forskning, der er offentliggjort på arXiv.
At alle lyde for godt til at være sandt—og det er nu, fordi der er nogle af de store hurdler, der skal overvindes, før lyset-baseret transistorer kan blive brugt i vrede. Der er årtier af ingeniør arbejde anvendt til bygning af store net af konventionelle transistorer og de elektroniske netværk, der kræves for at skifte dem. Bytte til en lys-baseret styresystem er relativt uudforsket, med masser af spørgsmål: Hvordan kan du sende lys til hver transistor? Hvor meget strøm vil der bruger? Hvor hurtigt kan kontakterne blive knipsede og slukker?
Der kan ikke være mange svar lige nu, men vi ser frem til at høre om dem i fremtiden.
[arxiv via Technology Review]
Øverste billede af Filiptjuk Oleg/Shutterstock. Midt i billedet ved University of North Carolina i Charlotte.