4 phút, 25 giây để đọc.

Những nhà nghiên cứu tại Đại học Tel Aviv (Israel) vừa chế tạo thành công thiết bị công nghệ mỏng nhất thế giới chỉ dày 2 nguyên tử để lưu trữ thông tin điện. Các nhà nghiên cứu đã dùng 1 lớp boron dày một nguyên tử và 1 lớp nguyên tử nitơ khác được sắp xếp theo một cấu trúc lục giác lặp đi lặp lại. Thiết bị tối tân hiện nay thường bao gồm những tinh thể nhỏ chứa khoảng một triệu nguyên tử. Trong máy tính, các thiết bị này chuyển đổi giữa 2 trạng thái nhị phân để mã hóa và xử lý thông tin. Đây là quá trình được thực hiện cực kỳ nhanh chóng, khoảng 1 triệu lần mỗi giây.

Giảm kích thước của công nghệ xuống còn hai nguyên tử cho phép điện tử di chuyển với tốc độ lớn hơn

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tại Đại học Tel Aviv cho biết họ có thể làm cho quá trình đó hiệu quả hơn nữa. Việc giảm kích thước của công nghệ xuống chỉ còn hai nguyên tử; cho phép điện tử di chuyển qua các lớp với tốc độ lớn hơn. Sự khác biệt này có thể hiểu đơn giản như việc cần dùng một lực lớn hơn. Để ấn các nút công tắc lớn, trong khi các nút công tắc nhỏ hơn. Thì chỉ cần ít lực. Đây cũng là những lợi ích mà các nhà nghiên cứu đang chào hàng cho thiết bị thực tế sử dụng công nghệ mới: chúng sẽ nhanh hơn; ít mật độ hơn và tiêu thụ ít năng lượng hơn.

Giảm kích thước của công nghệ xuống còn hai nguyên tử cho phép điện tử di chuyển với tốc độ lớn hơn

Trong công bố trên tạp chí Science; các nhà nghiên cứu cho biết đã dùng một lớp boron dày một nguyên tử. Và một lớp nguyên tử nitơ khác được sắp xếp theo cấu trúc lục giác lặp đi lặp lại. “Ở trạng thái ba chiều tự nhiên của nó, vật liệu này tạo thành từ một số lượng lớn các lớp đặt chồng lên nhau. Với mỗi lớp được xoay 180 độ so với các lớp lân cận. Trong phòng thí nghiệm, chúng tôi có thể xếp chồng nhân tạo các lớp theo cấu hình song song không quay. Theo giả thuyết đặt các nguyên tử cùng loại chồng lên nhau bất chấp lực đẩy mạnh. Sinh ra từ các điện tích giống hệt nhau của chúng”, tiến sĩ Moshe Ben Shalom tại Đại học Tel Aviv nói.

Việc sử dụng trượt lớp xen kẽ để điều khiển thiết bị điện tử là cải tiến “đầy hứa hẹn”

Cải tiến mới, vốn không tồn tại trong tự nhiên; buộc điện tích tự tổ chức lại giữa các lớp và tạo ra một phân cực điện bên trong rất nhỏ ở góc vuông với các lớp. Khi điện trường được đặt theo hướng ngược lại, hệ thống sẽ trượt để chuyển hướng. Và vẫn hoạt động ổn định ngay cả khi trường đó bị ngắt.

Theo tiến sĩ Shalom, đổi mới này không phải là duy nhất đối với boron và nitơ. Và việc sử dụng trượt lớp xen kẽ như một cách để điều khiển thiết bị điện tử là cải tiến “đầy hứa hẹn”. Ngoài thiết bị máy tính, nhóm nghiên cứu hy vọng công nghệ mới sẽ góp phần phát triển các thiết bị dò tìm, lưu trữ và chuyển đổi năng lượng. Cũng như các thiết bị tương tác với ánh sáng.

Việc sử dụng trượt lớp xen kẽ để điều khiển thiết bị điện tử là cải tiến “đầy hứa hẹn”

Thiết bị có cơ chế trên tương tự như cách thiết bị vi tính ngày nay hoạt động

Cơ chế trên tương tự như cách các thiết bị vi tính hiện đại ngày nay hoạt động. Phần trung tâm của máy tính chứa nhiều tinh thể cực nhỏ. Mỗi tinh thể bao gồm khoảng một triệu nguyên tử xếp theo nhiều lớp. Trong mỗi một lớp có 100 nguyên tử. Bằng cách phóng electron qua khoảng trống giữa các lớp, máy tính có thể chuyển đổi giữa hai trạng thái nhị phân (0 và 1). Tạo nền tảng cho đơn vị thông tin kỹ thuật số cơ bản là bit.

“Ở trạng thái ba chiều tự nhiên, vật liệu này bao gồm rất nhiều lớp đặt chồng lên nhau. Mỗi lớp xoay 180 độ so với lớp liền kề”, Moshe Ben Shalom, nhà vật lý học ở Đại học Tel Aviv; đồng tác giả nghiên cứu phát triển công nghệ mới, cho biết. “Trong phòng thí nghiệm, chúng tôi có thể xếp các lớp theo cấu hình song song mà không cần xoay. Đặt những nguyên tử cùng loại chồng lên nhau hoàn hảo bất chấp lực đẩy mạnh giữa chúng”.

Đường hầm lượng tử cho phép các hạt, trong trường hợp này là electron. Truyền qua những rào cản dường như không thể vượt qua. Đó là vì trong vật lý lượng tử; vật chất tồn tại đồng thời ở cả dạng sóng và dạng hạt. Tương tự cơn sóng vỗ vào bờ chắn trên biển sẽ để lại cơn sóng nhỏ hơn lan tỏa tới đầu bên kia, dưới dạng sóng. Các hạt cũng có khả năng tồn tại ở bên kia rào cản. Chính khả năng này giúp electron dịch chuyển giữa lớp boron và nitrogen của thiết bị.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *