近日消息，美國科學家表示，他們發(fā)現普通磁鐵礦內的電子開關一次僅需萬億分之一秒，這一速度或許創(chuàng)下了新高。發(fā)表在今天出版的《自然·材料學》雜志的最新研究將有助于科學家們研制出更“迷你”的晶體管，最終制造出速度更快、功能更強的計算設備。
美國能源部利用斯坦福直線加速器中心(SLAC)的線性加速器相干光源(LCLS)X射線激光器發(fā)現，磁鐵礦樣本中的電子開關一次僅需萬億分之一秒，其速度是現在使用的晶體管的數千倍。該研究的領導者、SLAC兼斯坦福大學的材料學教授如帕里·庫克瑞嘉表示：“最新研究首次揭示了這種材料中電子開關的‘速度極限’。”
在實驗中，科學家們先用一臺可見光激光器朝樣本發(fā)射激光，緊接著，再朝樣本發(fā)射了另一束超亮、超短的X射線脈沖，這就使他們首次研究到樣本受到第一束激光的撞擊后發(fā)生變化的時機和具體細節(jié)。另外，通過對X射線脈沖的發(fā)射間隔進行微調，他們精確測量出了這種材料從不導電狀態(tài)變到導電狀態(tài)所需要的時間，并觀察到了轉變過程中材料結構的變化。
科學家們發(fā)現，當第一束激光脈沖射到該樣本后，會有一些導電的區(qū)域形成，隨后，樣本內的電子結構在原子尺度上會變成碎片，重組成“島”，由導電的區(qū)域所環(huán)繞，這些導電和不導電的狀態(tài)也可以和平共處，成為下一代晶體管內的電子通路。
幾十年來，科學家們一直希望能在原子層面厘清這種電子結構。去年，另一個研究團隊已經發(fā)現，其由三個鐵原子組成。庫克瑞嘉表示，這種磁鐵礦必須被冷卻到零下190攝氏度才能將其電荷鎖定在合適的位置，因此，他們計劃接下來研究更復雜的結構以及其在室溫下的用途。未來的任務是，找出一些奇特的化合物并用新技術誘導其內電子的開關，找出其比硅半導體更優(yōu)異的性能。
另一名研究員赫爾曼·杜爾表示，現在全球有很多科學家正在進行試驗，希望超越現在使用的半導體硅技術，使用新材料制造出更小更快的計算機，LCLS的獨特之處在于，它能夠追蹤萬億分之一秒內發(fā)生在原子尺度的一些過程。
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