Elektronisches Schalten ist der Schlüssel zur Stromversorgung von Ihrem Wecker bis zu den schnellsten Supercomputern der Welt, und jetzt glauben Wissenschaftler, dass sie dieses Schalten in einem elektronischen Gerät erfasst haben.
Forscher hat diese Woche einen neuen Artikel in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftbeschreibt, wie sie eine spezialisierte, ultraschnelle Kamera verwendet haben, die Dinge im atomaren Maßstab sehen kann, um Bilder von einem elektronischen Schalter zu machen, während sie elektrische Impulse an ihn sendeten.
Dann haben sie diese Bilder zu einer Art Gif oder Film zusammengefügt, der zeigt, wie sich die atomare Struktur des Schalters verändert, wenn elektrische Impulse angelegt werden und ihn von einem isolierenden in einen leitenden Zustand umschalten.
"Diese Forschung ist ein Durchbruch in der ultraschnellen Technologie und Wissenschaft", sagte Xijie Wang, ein Wissenschaftler des SLAC National Accelerator Laboratory SLAC und Mitautor des Artikelseine Probe, um ein elektronisches Gerät bei seinem Betrieb zu beobachten."
Erfassen des elektronischen Schaltzyklus
Das Forschungsteam baute maßgeschneiderte miniaturisierte Schalter aus Vanadiumdioxid, einem wichtigen Material mit der Fähigkeit, nahe Raumtemperatur zwischen isolierenden und leitenden Zuständen zu wechseln, was es ideal für zukünftige Computerentwicklungen macht.
Sie verwendeten dann elektrische Impulse, um den Wechsel zwischen den Zuständen auszulösen, während sie die ultraschnelle Elektronenbeugungskamera MeV-UED von SLAC verwendeten, um die Anordnung der Atome des Schalters über nur Milliardstel Sekunden abzubilden.
"Diese ultraschnelle Kamera kann tatsächlich in ein Material blicken und Schnappschüsse davon aufnehmen, wie sich seine Atome als Reaktion auf einen scharfen elektrischen Impuls bewegen", sagte Aaron Lindenberg, Professor am Department of Materials Science and Engineering der Stanford University und Forschermit dem Stanford Institute for Materials and Energy Sciences SIMES am SLAC. „Gleichzeitig misst es auch, wie sich die elektronischen Eigenschaften dieses Materials im Laufe der Zeit ändern.“
Die Erfassung der Bewegung von Atomen auf diese Weise wird den Wissenschaftlern hoffentlich ein besseres Verständnis der Funktionsweise dieser elektronischen Schalter vermitteln und Computeringenieuren in den kommenden Jahren helfen, bessere Elektronik mit größerer Haltbarkeit und Effizienz zu bauen.