Новый материал в 100 раз уменьшит энергопотребление компьютеров

Техника
мобильная версия
, Текст: Александр Корнев
Материал, разработанный учеными Лаборатории Беркли и Корнелльского университета, может стать основой для создания электроники, которая придет на смену существующим кремниевым технологиям.

Ученые сложили атомы

Новый материал может стать основой для создания нового поколения компьютерных устройств с большой вычислительной мощностью и малым, в сравнении с современными устройствами, энергопотреблением.

Материал представляет собой чередующиеся «сэндвичем» атомарные слои - монослои оксида лютеция и оксид железа, создавая тонкую пленку гексагонального оксида лютеция/железа (LuFeO3), поляризация которой может переключаться с позитивной на негативную при помощи слабых электрических импульсов. Через каждые 10 атомных повторов они вводили с помощью молекулярно-

Мультиферроики могут стать основой электроники, которая придет на смену существующим кремниевым технологиям

пучковой эпитаксии дополнительный монослой оксида железа. Получившийся в итоге материал можно будет использовать для хранения двоичного кода, основы цифровых устройств.

Как пишет Eurek Alert, материал является магнитоэлектрическим мультиферроиком (проявляет хотя бы два из трех «железистых» свойств: ферромагнетизм, сенгетоэлектризм или сегнетоэластиз). Его магнитные и электрические свойства могут проявляться при комнатной температуре.


Работающие при условиях комнатной температуры мультиферроики требуют гораздо меньше энергии для чтения и записи данных (примерно в 100 раз), чем современные устройства, основанные на полупроводниках.

Мультиферроики идут на смену

Работающие при условиях комнатной температуры мультиферроики востребованы в электронике, поскольку требуют гораздо меньше энергии для чтения и записи данных, примерно в 100 раз, чем современные устройства, основанные на полупроводниках. Это происходит за счет использования кратких электрических импульсов вместо непрерывного потока.

Кроме того, данные на устройствах, созданных при помощи мультиферроиков, не пропадают при внезапном отключении питания. «Электроника – самый быстрорастущий потребитель электроэнергии в мире. Сегодня около 5 % от общего мирового потребления энергии расходуется на электронику, и по прогнозам вырастет до 40-50% к 2030 г., если мы продолжим теми же темпами и не совершим серьезных достижений в этой области, которые приведут к снижению потребления энергии», - пояснил руководивший исследованием Рамамурти Рамеш (Ramamoorthy Ramesh) из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory), США.

По словам соавтора исследования, профессора Даррела Шлома (Darrell Schlom) из Корнелльского университета (Cornell University), соединение отдельных атомов железа, лютеция и кислорода позволили создать новую атомную структуру, проявляющую сильные магнитные свойства.

Ученые отмечают, что до момента создания рабочей электроники пройдет еще несколько лет. Однако приближение к созданию устройств с высокой мощностью и низким энергопотреблением важно в случае, если электронная промышленность продолжит развиваться по «закону Мура», который прогнозирует, что мощность интегральных микросхем будет ежегодно удваиваться.