Связь скоростью в триллионы герц возможна: помогут пластик и необычный металл
Ученые убедились в уникальных свойствах висмута, который продемонстрировал квантовый эффект при обычных температурных условиях.
Исследователи из Университета Салерно и Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR) в Италии наблюдали квантовый эффект металла под названием висмут при температуре окружающей среды. После нанесения тонких слоев висмута на пластиковые подложки, ученым удалось достичь эффекта Холла, передает Nature Electronics.
По мнению ученых, их разработка поможет создать в будущем новые виды компонентов для высокоскоростных схем. Например, это сделает возможным расширение несущей частоты системы беспроводной связи за пределы 100 гигагерц (гигагерц равен 1 миллиарду герц, — ред.) до терагерцового диапазона (терагерц равен 1 триллиону герц, — ред.), чтобы обеспечить еще более быструю передачу данных. Пока что ни одна современная технология не позволяет этого сделать. Однако у висмута на пластиковой подложке, интегрированного в схему процессора, есть потенциал для преобразования терагерцовых электромагнитных волн в постоянный ток. "Это сделает возможным создание новых компонентов для высокочастотной связи", — подчеркнули ученые.
Целью команды было найти подходящие материалы для применения на практике так называемого нелинейного эффекта Холла (эффект Холла — возникновение в электрическом проводнике разности потенциалов (напряжения Холла) на краях образца, помещенного в поперечное магнитное поле, при протекании тока, перпендикулярного полю, — ред.). Кроме того, материал должен был быть нетоксичным, простым в обращении и, главное, позволяющим квантовому эффекту возникать регулируемым образом при комнатной температуре.
В большинстве случаев эффект Холла возникает благодаря магнетизму тех или иных материалов. Однако в 2015 году исследователи обнаружили, что эффект не всегда зависит от магнетизма, а в ходе недавних экспериментов команда отобрала элемент, структура которого демонстрировала нужный эффект, даже если не была связана линейно с током. Этим элементом стал металл висмут.
Исследователи смогли использовать тонкие пленки висмута, обладающие квантовыми свойствами, на различных электронных подложках, включая кремниевые пластины и даже пластик. Благодаря передовой микротехнологии ученые без труда управляли эффектом Холла, напрямую влияя на токи через конструкцию каналов чипа.
Посоперничать с висмутом может только графен. Это вещество безвредно для окружающей среды и обладает хорошо контролируемым нелинейным эффектом Холла, но только при температуре ниже -70 градусов по Цельсию. Это означает, что чип на основе графена необходимо будет охлаждать с помощью жидкого азота, к тому же температуру нужно будет понизить еще больше для применения разного рода дополнительных химикатов.
Ранее мы писали о том, что квантовая навигация сделает флот неуязвимым для "глушилок". Британские ученые готовы предложить замену системе GPS. Новый квантовый датчик точно определит координаты судна и будет невосприимчив к РЭБ.