Forskning kan føre til mere effektiv elektronik

Et Rutgers-ledet team af fysikere har demonstreret en måde at lede elektricitet mellem transistorer uden energitab, åbner døren til lavstrømselektronik og, potentielt, quantum computing, der ville være langt hurtigere end nutidens computere.

Deres fund, som indebar anvendelse af en særlig blanding af materialer med magnetiske og isolerende egenskaber, offentliggøres online i Naturfysik .

"Dette materiale, selvom det er meget fortyndet med hensyn til magnetiske egenskaber, kan stadig opføre sig som en magnet og lede elektricitet ved lav temperatur uden energitab, "sagde Weida Wu, seniorforfatter af undersøgelsen og lektor i Institut for Fysik og Astronomi ved Rutgers University-New Brunswick. "I hvert fald i princippet hvis du kan få det til at fungere ved en højere temperatur, du kan bruge den til elektroniske forbindelser inden for siliciumchips, der bruges i computere og andre enheder. "

Undersøg medforfattere i Kina kombinerede chrom og vanadium som magnetiske elementer med en isolator bestående af vismut, antimon og tellur. Når elektroner i dette særlige materiale er justeret i en retning - som en kompassnål, der peger mod nord - kan en elektrisk strøm kun strømme langs kanterne i en retning, fører til nul energitab. Det betyder, at elektricitet kan ledes mellem transistorer inden for siliciumchips, der bruges i computere og anden elektronik med maksimal effektivitet.

Nuværende siliciumchips bruger primært metal til elektriske sammenkoblinger i transistorer, men det fører til betydeligt energitab, Sagde Wu.

Forskerne demonstrerede ensartet justering af roterende elektroner i den særlige magnetiske isolator - kaldet den kvanteafvigende Hall -isolator. Den leder elektricitet uden energitab, når temperaturen er tæt på absolut nul:minus 459,67 grader Fahrenheit. Næste trin vil omfatte demonstration af fænomenet ved en meget højere og mere praktisk temperatur for elektronik, sammen med at opbygge en platform til quantum computing.

Undersøgelsen blev ledet af Wenbo Wang, en fysik -doktorand i Rutgers 'School of Graduate Studies. Medforfattere omfatter forskere ved Tsinghua University og Collaborative Innovation Center of Quantum Matter, begge i Beijing, Kina.