L'hélice d'un métal de terre rare insaisissable pourrait aider à pousser la loi de Moore au niveau supérieur

L'hélice d'un métal de terre rare insaisissable pourrait aider à pousser la loi de Moore au niveau supérieur

 

Pour mettre toujours plus de puissance de calcul dans votre poche, les ingénieurs doivent trouver des moyens de plus en plus ingénieux d’ajouter des transistors à un espace déjà encombré.

Malheureusement, il y a une limite à la taille d’un fil. Mais une forme tordue de métal des terres rares pourrait bien avoir ce qu’il faut pour repousser un peu plus les limites.

 

Une équipe de chercheurs financée par l’armée américaine a découvert un moyen de transformer les nanofils torsadés de l’un des métaux des terres rares les plus rares, tellure , en un matériau avec juste le bonnes propriétés qui en font un transistor idéal à seulement quelques nanomètres de diamètre.

“Ce matériau de tellure est vraiment unique”, dit Peide Ye , ingénieur électricien de l’Université Purdue.

“Il construit un transistor fonctionnel avec le potentiel d’être le plus petit du monde.” .

Généralement constitués de matériaux semi-conducteurs, ils peuvent être considérés comme des intersections de trafic pour les électrons. Un petit changement de tension en un seul endroit ouvre la porte pour que le courant circule, servant à la fois de commutateur et d’amplificateur.

Les combinaisons de commutateurs ouverts et fermés sont les unités physiques représentant le langage binaire qui sous-tend la logique dans les opérations informatiques. Ainsi, plus vous en avez au même endroit, plus vous pouvez exécuter d’opérations.

Depuis que le premier gros transistor a été prototypé il y a un peu plus de 70 ans, une variété de méthodes et de nouveaux matériaux ont conduit à une réduction régulière du transistor. . doubler de densité tous les deux ans.

Aujourd’hui, cette tendance s’est considérablement ralentie . D’une part, plus de transistors en un seul endroit signifie plus de chaleur s’accumule.

Mais il n’y a aussi que de nombreuses façons de raser les atomes d’un matériau tout en le faisant fonctionner comme un transistor. C’est là que le tellure entre en jeu.

Bien qu’il ne soit pas exactement un élément commun dans la croûte terrestre, c’est un semi-métal très demandé, trouvant une place dans une variété d’alliages pour améliorer la dureté et l’aider à résister à la corrosion.

Il possède également les propriétés d’un semi-conducteur; transportant un courant dans certaines circonstances et agissant comme une résistance dans d’autres.

Curieux de ses caractéristiques à l’échelle nanométrique, les ingénieurs ont développé des chaînes unidimensionnelles de l’élément et les ont examinées de près au microscope électronique. Étonnamment, le «fil» ultra-mince n’était pas exactement une ligne nette d’atomes.

“Les atomes de silicium semblent droits, mais ces atomes de tellure sont comme un serpent. Il s’agit d’une structure très originale”, dit Ye . . Forces Waal .

Construire n’importe quel type d’électronique à partir d’un nanofil froissé demande juste des ennuis, donc pour donner au matériau une certaine structure, les chercheurs ont cherché quelque chose pour l’encapsuler.

La solution, ils ont trouvé, était un nanotube de nitrure de bore. Non seulement l’hélice de tellure s’est glissée proprement à l’intérieur, mais le tube a agi comme un isolant, cochant toutes les cases qui le rendraient adapté à la vie de transistor.

Plus important encore, le fil semi-conducteur entier ne faisait que 2 nanomètres de diamètre, ce qui le place dans la même ligue que le record de 1 nanomètre établi il y a quelques années .

Le temps nous dira si l’équipe peut la comprimer davantage avec moins de chaînes, ou même si elle fonctionnera comme prévu dans un circuit.

Si cela fonctionne comme espéré, il pourrait contribuer à la prochaine génération d’électronique miniaturisée, en réduisant potentiellement de moitié la taille des puces électroniques de pointe actuelles.

“Ensuite, les chercheurs optimiseront le dispositif pour améliorer encore ses performances et démontreront un circuit électronique fonctionnel très efficace utilisant ces minuscules transistors, potentiellement grâce à une collaboration avec les chercheurs de l’ARL”, [19459006 ] dit Joe Qiu , directeur de programme pour le Bureau de recherche de l’Armée.

Même si le concept se poursuit, il y a une variété d’autres défis à relever pour réduire la technologie avant de la trouver dans nos poches.

Bien que le tellure ne soit pas actuellement considéré comme une ressource rare, malgré sa relative rareté, il pourrait être très demandé dans les futurs appareils électroniques tels que les cellules solaires.

Cette recherche a été publiée dans Nature Electronics .

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