Команда ученых из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) в Швейцарии создала наноустройство, которое может генерировать терагерцовые волны высокой интенсивности всего за несколько пикосекунд. Новые транзисторы, созданные при помощи этой разработки, будут работать примерно в 100 раз быстрее, чем транзисторы в современных компьютерах.
Перспективы терагерцовых волн
Терагерцовые (ТГц) волны находятся между микроволновым и инфракрасным излучением в электромагнитном спектре, колебаясь на частотах от 100 до 30 триллионов циклов в секунду. Эти волны ценятся за их неповторимые свойства: они могут проникать сквозь бумагу, одежду, дерево и стены, и даже обнаруживать загрязнения в воздухе. Источники этих волн могут произвести революцию в системах безопасности и медицинской визуализации. Более того, их способность передавать огромные объемы данных может стать ключом к более быстрой беспроводной связи.
ТГц волны представляют собой тип неионизирующего излучения, то есть они не представляют опасности для здоровья. Технология уже используется в некоторых аэропортах для сканирования пассажиров и обнаружения опасных объектов и веществ.
Однако несмотря на большие перспективы, ТГц-волны не находят широкого применения, потому что их создание дорого и требует большого пространства. Новая технология, разработанная исследователями EPFL, может изменить такое положение дел.
Как это работает
Наноустройство мгновенно генерирует волны высокой интенсивности, создавая мощную «искру» скачком напряжения от 10В (или ниже) до 100В. Все это происходит за пикосекунду. Учитывая, что устройство способно генерировать такие искры почти непрерывно, это означает, что оно может излучать до 50 миллионов сигналов каждую секунду.
Наноразработка представляет собой две металлические пластины, расположенные друг к другу на расстоянии до 20 нанометров. При подаче напряжения электроны направляются к одной из пластин, где они образуют наноплазму. Как только напряжение достигает определенного порога, электроны почти мгновенно перемещаются во вторую пластину. Это быстрое движение создает высокоинтенсивный импульс, который производит высокочастотные волны.
Другие электронные устройства способны переключаться только со скоростью до одного вольта в пикосекунду. Это слишком медленно, чтобы генерировать мощные терагерцовые волны.
Уникальность разработки
Руководитель проекта Элисон Матиоли отмечает уникальность разработки: «Обычно невозможно достичь высоких значений для обеих переменных — сделать импульсы и высокочастотными и высокоэнергетическими. Наше решение состояло в том, чтобы пересмотреть старое поле плазмы с использованием самых современных технологий изготовления наноразмерных элементов. Так мы смогли предложить новое устройство, чтобы обойти эти ограничения. Высокочастотное, мощное и наноразмерное — это не те термины, которые вы обычно слышите в одном предложении. Однако теперь это стало возможным».
Наноустройство отличается простотой и низкой стоимостью производства. Также они могут быть интегрированы с другими электронными устройствами, например, такими как транзистор, усиливая их качества. Учитывая эти уникальные свойства, ученые предсказывают, что наноплазма может сформировать новое будущее в области сверхбыстрой электроники.