Revoluția tehnologică este adesea marcată de inovații care redefinesc granițele a ceea ce este posibil. O descoperire recentă promite să facă exact asta în domeniul electronicii. Cercetătorii au dezvoltat de fapt un nou tip de tranzistor care utilizează un material extrem de subțire, nitrura de bor. Acest lucru ar putea transforma dispozitivele electronice în următoarele două decenii.
Tranzistorii, elemente cheie ale circuitelor electronice moderne, joacă un rol crucial în aproape toate dispozitivele electronice, de la smartphone-uri la computere. Aceste componente sunt realizate în mod tradițional din siliciu, un material care a permis progrese tehnologice majore în ultimele decenii. Cu toate acestea, aceste structuri se confruntă cu limitări fizice semnificative.
Una dintre principalele constrângeri constă în procesul de miniaturizare. Pe măsură ce tranzistorii devin din ce în ce mai mici pentru a crește densitatea circuitului pe un cip, probleme precum scurgerea curentului și efectele marginilor devin mai pronunțate. Aceste efecte limitează capacitatea tranzistorilor de a funcționa eficient atunci când sunt reduse la dimensiuni nanometrice. Tranzistoarele mai mici au, de asemenea, dificultăți în menținerea unei izolații adecvate între diferitele părți ale circuitului, ceea ce poate duce la pierderi de putere și interferențe. În plus, tranzistorii cu siliciu sunt supuși limitărilor termice. Acest lucru se datorează faptului că ei trebuie să poată funcționa la viteze mari. Pe măsură ce frecvența de comutare crește este necesară disiparea căldurii generate pentru a evita supraîncălzirea, ceea ce le poate reduce eficiența și durata de viață. În cele din urmă, eficiența energetică este, de asemenea, o provocare, deoarece tranzistorii cu siliciu consumă o cantitate semnificativă de energie pentru a funcționa, în special atunci când comută între stările ON și OFF. Acest consum contribuie astfel la o creștere a consumului total de dispozitive electronice.
Pentru a aborda aceste provocări, cercetătorii au explorat diverse materiale și tehnologii alternative pentru a găsi, sperăm, soluții care ar putea depăși aceste limitări fizice, oferind în același timp îmbunătățiri în ceea ce privește viteza, densitatea, consumul de energie și fiabilitatea, ceea ce ne readuce la această muncă.
Tranzistorul dezvoltat de echipa MIT, care a fost prezentat într-un articol publicat în revista Science, este compus din straturi de nitrură de bor. Acest material a fost identificat ca având proprietăți feroelectrice remarcabile, permițându-i să comute între sarcini pozitive și negative în nanosecunde. Această capacitate de comutare rapidă este esențială pentru aplicațiile electronice moderne care necesită performanță de mare viteză. Noutatea constă în modul în care nitrura de bor gestionează această comutare. Atunci când se aplică un curent electric, straturile acestui material alunecă ușor unul față de celălalt, schimbând pozițiile atomilor de bor și azot. Această alunecare modifică apoi proprietățile electronice ale materialului fără a provoca degradare, spre deosebire de memoriile flash convenționale.
Cercetătorii subliniază că acest material ar putea rezista la peste 100 de miliarde de cicluri de comutare fără a se uza. Această longevitate o depășește cu mult pe cea a materialelor tradiționale care prezintă o uzură progresivă în timp și necesită strategii sofisticate pentru a gestiona degradarea lor. Nitrura de bor este un material feroelectric, ceea ce înseamnă că poate comuta între sarcini pozitive și negative atunci când este supusă unui curent electric. Credite: MIT
Implicațiile acestei descoperiri sunt profunde și ar putea redefini peisajul electronicii. Tranzistorii cu nitrură de bor ar putea permite în special crearea de dispozitive electronice mult mai rapide și mai eficiente din punct de vedere energetic. Acestea ar putea include computere mai puternice, smartphone-uri mai rapide și echipamente electronice de înaltă performanță. Uzura redusă și fiabilitatea ridicată a noilor tranzistori ar putea, de asemenea, să revoluționeze designul memoriei. Sistemele de stocare a datelor ar putea deveni mai dense și mai rezistente, reducând nevoia de întreținere și de gestionare a defecțiunilor. Natura ultrasubțire a nitrurii de bor ar permite, de asemenea, crearea de dispozitive electronice și mai mici și mai flexibile, deschizând calea pentru inovații inovatoare.
Totuși, în ciuda acestor promisiuni, introducerea acestui nou material în producția la scară largă rămâne o provocare. Cercetătorii se confruntă într-adevăr cu dificultăți legate de producția de masă și lucrează în prezent cu parteneri industriali pentru a depăși aceste obstacole. Dacă aceste provocări vor fi depășite, nitrura de bor ar putea juca un rol cheie în următoarea generație de tehnologii electronice.
