Ученые засняли движение атомов в электронном переключателе
Ученые выяснили, что внутри крошечных переключателей в электронных схемах образуется нестабильное состояние, которое можно использовать для повышения эффективности вычислений
Электронные схемы, которые вычисляют и хранят информацию, содержат миллионы крошечных переключателей, которые управляют движением электронов. Более глубокое понимание того, как работают эти крошечные переключатели, может помочь исследователям расширить границы современных вычислений. Но электроны наблюдать довольно трудно, особенно в момент перехода между различными состояниями.
Поэтому для нового эксперимента команда специально разработала миниатюрные электронные переключатели из диоксида ванадия — материала, способность которого переключаться между изолирующим и электропроводящим состояниями при комнатной температуре может быть использована для работы переключателей в будущих вычислительных устройствах. Этот материал также может найти применение нейроморфных вычислениях благодаря своей способности создавать электронные импульсы, которые имитируют передачу сигналов между нейронами в человеческом мозге.
Исследователи использовали электрические импульсы для индуцирования перехода между изолирующим и проводящим состояниями в этих переключателях. В процессе перехода ученые делали снимки, которые показывали тонкие изменения в расположении их атомов за миллиардные доли секунды. Эти снимки, сделанные сверхбыстрой камерой электронной дифракции в Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США, физики затем соединили вместе, чтобы создать целый фильм о движении частиц внутри переключателей.
С помощью этой камеры ученые обнаружили новое нестабильное состояние в материале. Оно возникает, когда материал реагирует на электрический импульс, переходя из изолирующего состояния в проводящее. Хотя такое состояние существует всего несколько миллионных долей секунды, оно стабилизируется дефектами материала. Теперь ученые хотят выяснить, как можно сделать его еще более долговечным, чтобы повысить энергоэффективность существующих вычислительных систем.
Статья исследователей опубликована в журнале Science.
