محققان دانشگاه روهر بوخوم آلمان یک سوییچ پایه آب ساختهاند که سرعت رسانایی آن هزاران بار سریعتر از سوئیچهای نیمهرسانای پیشرفته فعلی است.
به گزارش تک ناک، چنین سوئیچ هایی در رایانه ها، تلفن های هوشمند و ارتباطات بی سیم استفاده می شوند.
در این سوییچ پایه آب اساساً، یک پالس لیزر کوتاه اما قدرتمند، آب را در کمتر از یک تریلیونم ثانیه (ده به توان منفی 12 ثانیه) به حالت رسانا تبدیل میکند و در این مدت آب تقریباً مانند یک فلز رفتار میکند.
ترانزیستور چیست؟
ترانزیستورها یک جزء حیاتی در دستگاه های الکترونیکی هستند زیرا می توانند جریان الکتریسیته را از طریق یک مدار کنترل کنند و به طور موثر به عنوان سوئیچ عمل کنند. هنگامی که یک ترانزیستور روشن یا اشباع می شود، جریان را از آن عبور می دهد و زمانی که خاموش یا قطع می شود، اجازه عبور جریان را نمی دهد.
سرعت ترانزیستور با سرعتی که می تواند بین حالت های رسانا و غیررسانا تغییر کند تعیین می شود. این به عنوان سرعت سوئیچینگ ترانزیستور یا فرکانس سوئیچینگ شناخته می شود.هر چه ترانزیستور سریعتر سوئیچ کند، سیستم رایانه ای سریعتر می تواند وظایف را انجام دهد.
رایانه های مدرن از تکنیک های مختلفی برای افزایش سرعت سوئیچینگ ترانزیستورها استفاده می کنند، از جمله استفاده از مواد نیمه هادی پیشرفته. دکتر کلودیوس هوبرگ، نویسنده این مطالعه،از دانشگاه روهر بوخوم، توضیح می دهد که با این حال، آنها هنوز در سرعت خود محدود هستند.
اکنون، محققان دانشگاه روهر بوخوم، آلمان، مفهوم جدیدی را برای سوئیچ ها با سرعت بی سابقه ای توسعه داده اند.
برای ایجاد سوئیچ، محققان از آب محلول یدید سدیم با غلظت بالا استفاده کردند. به عبارت ساده تر، آب شور و این آب نمک را از یک نازل سفارشی به صورت ورقه ای نازک با ضخامت چند میکرون اسپری میکنند.
هوبرگ توضیح می دهد: برای درک این سوییچ آبی به این فکر کنید که یک شلنگ باغبانی را فشار دهید تا آبی که از آن خارج می شود پهن و مسطح شود، فقط در مقیاسی بسیار کوچکتر.
سپس، آب خارج شده از نازل با یک پالس لیزر کوتاه اما قدرتمند در 400 نانومتر (nm) برانگیخته می شود. این کار الکترون ها را از نمک های محلول خارج می کند و رسانایی آب را افزایش می دهد. از آنجایی که پالس لیزر بسیار سریع است، آب رسانا می شود و تقریباً مانند یک فلز رفتار می کند.
هوبرگ می افزاید: همه ان اتفاقات در کمتر از یک تریلیونم ثانیه اتفاق میافتد که می تواند سرعت بالقوه رایانه در محدوده تراهرتز (THz) باشد. ما در مشاهدات مان سرعت سوییچ ده به توان منفی 12 ثانیه که محدوده فرکانس تراهرتز است را مشاهده کردیم.
محاسبات سریعتر
محققان امیدوارند که این یافته ها منجر به راه های تحقیقاتی جدید و فناوری های مبتنی بر آب شود.
دستگاههای تراهرتز روزی میتوانند محاسبات بسیار سریعتری را امکانپذیر کنند و فناوری مبتنی بر آب میتواند جایگزینی سازگار با محیط زیست برای فلزات کمیاب در لوازم الکترونیکی و رایانه ها باشد. با این حال، در حال حاضر این فقط یک مفهوم است وهنوز چالشهای زیادی پیش از اجرای عملی این فناوری در سیستمهای الکترونیکی وجود دارد.
