Kısaca:2021’de Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden bir ekip, tamamen yeni bir ferroelektrik malzeme türü yaratarak dalgalar yarattı. Şimdi, aynı araştırmacılar, bu maddeyi kullanarak günümüzün aletlerini çalıştıran geleneksel çipleri tamamen alt eden bir transistör inşa ederek kendilerini bir adım öne geçirdiler – nanosaniyelik anahtarlama hızları ve inanılmaz dayanıklılık.
Transistörün etkileyici performansı, birbirine paralel olarak istiflenmiş jilet inceliğinde bor nitrür katmanlarından oluşan 2021 ferroelektrik malzemesinin benzersiz özelliklerinden kaynaklanıyor.
Ferroelektrik malzemenin geniş tanımı, kendi içinde kendiliğinden pozitif ve negatif yükler üretebilen ve bu yüklerin bir elektrik alanı uygulanarak yer değiştirebildiği özel bir kristal olmasıdır.
Ancak yeni malzeme biraz farklı davranıyor gibi görünüyor. Üzerine bir elektrik alanı uygulandığında, paralel katmanlar hafifçe pozisyon değiştiriyor ve bor ve nitrojen atomlarını sadece bir saç teli kadar itiyor. Bu, malzemenin elektronik özelliklerinde aşırı bir değişime yol açıyor. Araştırmacılar bunun ellerinizi birbirine bastırmak ve sonra birini diğerinin üzerine kaydırmak gibi olduğunu açıklıyor.
Makalenin baş yazarlarından Raymond Ashoori, “Dolayısıyla mucize şu ki, iki katmanı birkaç angstrom kaydırarak, tamamen farklı elektronikler elde ediyorsunuz,” diyerek bu küçük yer değiştirmeyi perspektife oturtuyor; bir angstrom, bir metrenin yalnızca milyarda biri.
Sonuçta ortaya çıkan transistör, oyun değiştiren birkaç özellik sergiliyor. Başlangıç olarak, nanosaniye hızlarında pozitif ve negatif yükler (dijital verilerin 1’leri ve 0’ları) arasında hızla geçiş yapabiliyor. Hızlı geçiş, yüksek performanslı bilgi işlem ve veri işleme için çok önemli. Dahası, “kaymada hiçbir şey yıpranmadığı” için Ashoori, transistörün teorik olarak bozulmadan 100 milyardan fazla kez geçiş yapabileceğini belirtiyor. Bu, tekrarlayan yazma/silme döngülerinden dolayı yavaşça bozulan geleneksel flaş bellekten farklı.
Ferroelektrik malzeme oldukça ince olduğundan (bir metrenin sadece milyarda biri kadar), çok daha yoğun bilgisayar belleği depolamasına olanak sağlayabilir. Bu özellik ayrıca transistörlerin daha düşük çalışma voltajları gerektirmesi anlamına gelir çünkü anahtarlama voltajı kalınlığa göre ölçeklenir ve genel olarak daha enerji verimli transistörler sağlar.
Ekip şimdiye kadar laboratuvarda yalnızca tek bir prototip transistör geliştirdi. Ancak araştırmanın eş lideri Pablo Jarillo-Herrero’ya göre, “birçok açıdan, özellikleri halihazırda mevcut ferroelektrik transistörler için endüstri standartlarını karşılıyor veya aşıyor.”
Ashoori, MIT News’e yaptığı açıklamada, bu buluş konusunda oldukça heyecanlı görünüyor: “Fizikteki tüm kariyerimi düşündüğümde, bunun 10 ila 20 yıl sonra dünyayı değiştirebileceğini düşündüğüm bir çalışma olduğunu düşünüyorum.”
Bu iddialı bir iddia, ancak bu transistör övdükleri muazzam potansiyeli karşılarsa, bir şeyler başarmış olabilir. Makalenin tamamı Science’ın son sayısında bulunabilir.