A hagyományos szilícium-alapú tranzisztorok csak bizonyos sebességű kapcsolásra képesek, a fizikai anyagok és az elektromos ellenállás korlátozása miatt. Egy új áttörés azonban teljesen megváltoztathatja ezt az elektronok fényre való áthelyezésével - írta a hvg.hu.

Az Arizonai Egyetem kutatói nemzetközi munkatársakkal együttműködve kifejlesztették a világ első petahertzes (PHz, a frekvencia egy mértékegysége, a hertz kvadrilliószorosát jelzi) sebességű tranzisztorát.

Felfedezésük új alapokra helyezheti a számítástechnikát, ahol az elektromosság helyett majd a fénysebességgel lehet kalkulálni.

A tranzisztor egy olyan eszköz, kapcsolóként vagy erősítőként működik. Két pont közötti elektromos áram áramlását szabályozza, és alapvető fontosságú a modern elektronika fejlődéséhez.

A kutatók a Nature Commmunications folyóiratban publikálták munkájukat, melyben taglalják, hogyan manipulálták a grafénben lévő elektronokat kevesebb, mint egybilliomod másodpercig tartó fényimpulzusok segítségével. A kvantumalagút-hatásként ismert jelenség jó ideje foglalkoztatja a fizikusokat, azonban valós idejű megfigyelésére mindeddig nem volt példa, illetve arra, hogy be tudjanak avatkozni a folyamatokba.

Mohammed Hassan, az Arizonai egyetem docense elmondta, felfedezésük petahertzes tartományba eső feldolgozási sebességet eredményezhet, több mint ezerszer gyorsabbat, mint amire a jelenlegi számítógép-chipek képesek. Véleménye szerint egy ekkora ugrás átalakíthatná a számítástechnikát.

A kutatók eredetileg eredetileg az egyetlen szénatomrétegből álló grafén módosított mintáinak elektromos vezetőképességét vizsgálták.

Amikor egy lézer megvilágítja a grafént, a lézer energiája gerjeszti az anyagban lévő elektronokat, ami mozgásra és árammá formálódásra készteti őket.

Néha azonban ezek az elektromos áramok kioltják egymást. Az egyetem docense szerint ez azért történik, mert a lézer energiahulláma fel és le mozog, egyenlő és ellentétes irányú áramokat generálva a grafén mindkét oldalán. A grafén szimmetrikus atomszerkezete miatt ezek az áramok tükrözik és kioltják egymást, így nem marad kimutatható áram.

A tudósok érdekes felfedezést tettek a grafénminták módosítása után: megfigyelték, hogy egyetlen elektron is képes "alagutazni" az anyagon keresztül, és hogy ezt a múlandó eseményt valós időben rögzíteni lehet. Ez a váratlan eredmény további vizsgálatokra késztette őket, és végül ahhoz vezetett, hogy elkészítsék "a világ leggyorsabb petahertzes kvantumtranzisztorát".

Ennek eléréséhez a tudósok egy kereskedelmi forgalomban kapható grafén fototranzisztort használtak, amelyet egy speciális szilíciumréteggel erősítettek meg.

Lézerrel vizsgálták, amely elképesztő, 638 attoszekundum alatt kapcsolt be és ki (egy attoszekundum a másodperc egy kvintilliódomod része).

Így lett az eredmény egy petahertzes sebességgel működő tranzisztor, ami korábban elérhetetlennek tűnt. Sőt, korábbi, szigorúan kontrollált körülmények között működő fejlesztésekkel összehasonlítva a mostani hétköznapi közegben (szobahőmérsékleten, nem nagy nyomás vagy vákuum alatt) funkcionált, így a mindennapi elektronikában is felhasználható.

A kutatók jelenleg a szabadalmaztatáson dolgoznak. Céljuk a tranzisztor egy olyan változatának kifejlesztése, amely szabványos, kereskedelmi forgalomban kapható lézerekkel működik, hogy a technológia könnyebben elérhető lehessen az ipari partnerek számára.