دانشمندان نخستین تراشه‌های رایانه‌ای را که در آن نیمه‌رسانا بکار نرفته را ساخته‌اند.این می‌تواند دستگاههای الکترونیکی را بسیار پرشتاب‌تر کند.
تراشه‌هایی با لامپ خلاء
پژوهشگران در حال بازنگری در یک فنآوری چند دهه پیش هستند تا گجت‌های سریع‌تری برای آینده بسازند، ایشان لامپ‌های خلائی در اندازه نانو ساخته‌اند که به طور چشمگیری می‌تواند سرعت و کارایی لوازم الکترونیکی شخصی و پانل‌های خورشیدی را بهبود دهد.
لامپ‌های خلاء در در نخستین رایانه‌های الکترونیکی دیجیتال در دهه‌های ۱۹۳۰ و ۱۹۴۰ بکار میرفت؛ سپس این لامپها با
ترانزیستورهای ساخته شده از نیمه رساناها جایگزین شد. ترانزیستورها بسیار کوچکتر هستند و رایانه ها، گوشی‌های هوشمند و تبلت‌های امروزی با آن ساخته می‌شود.
اما کوچک شدن اندازه و افزایش سرعت ترانزیستورها نیز حدی دارد، و ما هر روز بیشتر از پیش به پایان این حد، نزدیک می‌شویم. اکنون دانشمندان دانشگاه "سَن دیگو" به ایده لامپ‌های خلاء بازگشته‌اند و این بار آنها این لامپ را در اندازه‌های ریز و با فنآوری بسیار کارآمد‌تر ساخته‌اند.
پژوهشگر ارشد و مهندس برق Dan Sievenpiper می‌گوید: "این لامپ به یقین جایگزین تمام دستگاههای دارای نیمه رسانا نخواهد شد، اما ممکن است بهترین روش برای برخی کاربردهای ویژه مانند دستگاههای با بسامد(فرکانس) بسیار بالا و یا توان بالا باشد."
در حالی که ترانزیستور به عنوان یکی از مهمترین نوآوری های قرن ۲۰ باقی می‌ماند و بسیار کوچکتر و از نظر مصرف انرژی کارامد‌تر از لامپ‌های خلاء نخستین هستند - دانشمندان در تلاشند تا آنها را ریزتر و پرتوان تر از چیزی که هم اکنون هستند، بسازند.
افزون بر این، جریان الکترون از درون مواد نیمه رسانای به کار رفته در ترانزیستور، مانند سیلیکون، کند می‌شود، چون الکترون‌ها با اتم‌ها برخورد می‌کنند، و نیمه رساناها نیز چیزی به نام بند گپ ، دارند - که برای به جریان درآوردن الکترون‌ها در آنجا به انرژی بیرونی بسیار زیادی نیاز است.
مزیت اصلی که لامپ های خلاء نوین در اندازه نانو نسبت به ترانزیستورهای بر پایه‌ی نیمه رسانا دارند این است که آنها به جای یک ماده جامد، جریان را از طریق هوا جابجا می کنند، و در نتیجه می‌توانند بسیار سریع‌تر باشند.
آزاد کردن الکترون برای جابجایی جریان از طریق هوا همواره به ولتاژ زیاد و یا لیزر پرتوان نیاز دارد، که به کار گیری هر دو در اندازه نانو بسیار دشوار است، و همین جلوی پیشرفت لامپ‌های خلاء نخستین را گرفته است.
برای برطرف کردن این مشکل، این گروه لایه ویژه‌ای از سازه قارچی شکلی از طلا، ساختند- که به فراسطح الکترومغناطیسی ( electromagnetic metasurface)شناخته می‌شود- و آن را در بالای لایه‌ای از دی اکسید سیلیکون و ویفر سیلیکونی گذاشتند.
هنگامی که ولتاژ کم توان (کمتر از ۱۰ ولت) و لیزر کم توان به این فراسطح داده شد، در این فراسطح "نقطه‌های داغ" با میدانهای الکتریکی با شدت بالا به وجود آمد، که به سازه انرژی بسنده برای آزاد‌سازی الکترون‌ها از فلز را می‌دهد.
در آزمایش، با این فراسطح پژوهشگران توانستند به ۱۰۰۰ درصد (و یا ۱۰ برابر) افزایش در رسانایی بیشتر از لامپ‌های خلاء در اندازه نانوی بدون فراسطح طلایی برسند.
پژوهشگران می‌گویند تا اینجا، با این آزمایشها تنها طرح مفهومی این لامپها به اثبات رسیده است ، و برای کاربردی کردن این لامپها در دستگاههای واقعی کارهای بسیاری باید انجام گیرد.. ولی در آینده، فراسطح های گوناگونی می‌تواند طراحی شود تا پاسخگوی نیازهای ویژه ای، مانند گونه‌های نوینی از پانل‌های خورشیدی باشد.
لینک منبع خبر: