Forskere gør fremskridt inden for kontrol af kamæleonlignende materiale til næste generations computere

Forskere fra Texas A&M University rapporterer om betydelige fremskridt i deres forståelse og kontrol af et kamæleonlignende materiale, der kan være nøglen til næste generations computere, der er endnu mere kraftfulde end nutidens siliciumbaserede maskiner.

Det eksisterende paradigme for silicium-baseret databehandling har givet os en række fantastiske teknologier, men ingeniører begynder at opdage siliciums grænser. Som resultat, for at datalogi kan fortsætte med at udvikle sig, er det vigtigt at udforske alternative materialer, der kan muliggøre forskellige måder at udføre beregninger på, ifølge Dr. Patrick J. Shamberger, adjunkt ved Institut for Materialevidenskab og Teknik. Vanadiumdioxid er et eksempel.

"Det er en meget interessant, kamæleonlignende materiale, der nemt kan skifte mellem to forskellige faser, fra at være en isolator til at være en dirigent, mens du opvarmer og afkøler den eller anvender en spænding, " sagde Dr. Sarbajit Banerjee, professor med fælles ansættelser i Institut for Kemi og Materialevidenskab og Teknik. "Og hvis du tænker på de to faser som værende analoge med et nul og et, du kan finde på nogle interessante nye måder at behandle information på."

Banerjee og Shamberger er tilsvarende forfattere til et papir, der beskriver deres arbejde, som blev offentliggjort i januar 2018-udgaven af Materialernes kemi .

"Før vanadiumdioxid kan bruges i computere, vi skal bedre kontrollere dens overgang fra isolator til leder og tilbage igen, " sagde Shamberger. I avisen beskriver holdet at gøre netop det ved at tilføje wolfram til materialet.

Blandt andet, forskerne viste, at wolfram tillader overgangen at ske over to meget forskellige veje. Resultatet er, at overgangen fra isolator til leder sker nemt og hurtigt, mens overgangen fra leder tilbage til isolator er sværere.

"Tænk på det som at køre fra punkt A til punkt B og tilbage igen. Går du dertil tager du en motorvej, men når du kommer tilbage, er du på bagvejen, " sagde Banerjee.

Grundlæggende tillader tilsætningen af ​​wolfram vanadiumoxidet at skifte hurtigt i den ene retning og meget langsommere i den anden, fænomener, der kunne udnyttes i fremtidige computere.

"Det giver en ekstra 'knap' til at indstille, hvordan du går frem og tilbage mellem de to tilstande, " sagde Erick J. Braham, en kandidatstuderende ved Texas A&M, som var den første forfatter på papiret.

Holdet har også fundet ud af, at tilføjelsen af ​​wolfram giver dem mulighed for bedre at kontrollere, eller tune, de forskellige temperaturer, hvor overgangene sker.

Banerjee bemærker arbejdets tværfaglige karakter, som involverede fire grupper med ekspertise lige fra computermaterialevidenskab til elektronmikroskopi, har været nøglen.

"Vi har virkelig set på dette puslespil fra forskellige ender for at forsøge at forstå præcis, hvad der foregår, sagde han. Det har været meget spændende.