Un nou studiu realizat de Centrul de excelență ARC aduce un progres semnificativ în tranzistoarele topologice dincolo de tehnologia CMOS. Pentru prima dată s-a reușit schimbarea stării conductoare a unui izolator topologic folosind un câmp electric. Cercetătorii au demonstrat că acest lucru este posibil la temperatura camerei, ceea ce este necesar pentru a înlocui viabil, tehnologia CMOS, în aplicațiile de zi cu zi.
De-a lungul ultimului deceniu, a fost mult entuziasm cu privire la această descoperire, recunoscută cu Premiul Nobel pentru Fizică acum numai doi ani, anume că există două tipuri de izolatoare: izolatorii normali care nu conduc electricitate și izolatori topologici – materiale care pot conduce electricitatea în anumite condiții externe.
Acum, cercetătorii FLEET de la Universitatea Monash, Australia, au reușit pentru prima dată să „comute” cu succes un material între aceste două stări, prin aplicarea unui câmp electric. Acesta este primul pas în crearea unui tranzistor de topologie funcțional – o nouă generație de dispozitive electronice cu consum ultra-redus de energie.
Tranzistoarele topologice, vor permite să continue evoluția sistemelor de calculul, fără a fi limitate de energia disponibilă sau de sfârșitul posibilității de minimizare a circuitelor electronice pe bază de siliciu (la care s-a ajuns deja, fenomen cunoscut ca sfârșitul Legii lui Moore).
„Electronica topologică este un răspuns la provocarea crescândă a energiei risipite în calculul modern. Tehnologia informației și comunicațiilor consumă deja 8% din energia electrică la nivel mondial, iar acest lucru se dublează în fiecare deceniu”, explică autorul studiului, profesorul Michael Fuhrer.
Izolatoarele topologice sunt materiale noi care se comportă ca izolatori electrici în interiorul lor, dar pot purta un curent de-a lungul marginilor lor. Prin aceste căi de margine, electronii pot călători într-o singură direcție și acest lucru înseamnă că nu există nici o „împrăștiere-spate”, similar rezistenței electrice în conductoarele electrice convenționale.
Spre deosebire de conductorii electrici convenționali, astfel de căi de margine, topologice, pot purta curent electric cu disipare aproape zero a energiei, ceea ce înseamnă că tranzistoarele topologice ar putea arde mult mai puțină energie decât cele convenționale.
Materialele topologice ar constitui o componentă activă a unui tranzistor, realizând operația binară utilizată în calcul, trecând între stările deschis (0) și închis (1).
Acest nou comutator funcționează pe un principiu fundamental diferit de tranzistori de astăzi. Câmpul electric induce o tranziție cuantică de la conductorul „topologic” la izolatorul convențional.
Pentru a fi o alternativă viabilă la tehnologia curentă, bazată pe siliciu (CMOS), tranzistorii topologici funcționează la temperatura camerei (fără a avea nevoie de sisteme de răcire scumpe), realizează „comutare” între starea conductoare (1) și cea neconductoare (0) extrem de rapid, prin aplicarea unui câmp electric.
Revoluția tehnologiei informației ne-a îmbunătățit viața și dorim ca aceasta să continue dar pentru a o menține în ascensiune, trebuie să ținem pasul cu noile cerințe de schimbare. Este nevoie de electroni mai eficienți. Este nevoie de un nou tip de tranzistor care arde mai puțină energie atunci când funcționează.
Această nouă realizare, este un pas în direcția tranzistorilor topologici care poate transforma lumea calculului.
Sursa: www.sciencedaily.com