Изобретение ученых Техниона - технология толщиной в один атом

04.01.2021 19:01

Разработки израильских исследователей открывают путь к созданию нового поколения миниатюрных и гораздо более быстрых микросхем.

Исследователи Техниона - Израильского технологического института разработали новый источник света на основе одного атомного слоя. Это открытие основано на взаимодействии одиночного атомного слоя с решетками наноантенн в кремниевом чипе путем создания дефектов в фотонных кристаллах. 

Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Nanotechnology, открывают возможность управлять вращением фотонов, испускаемых двумерной материей, позволяя создавать новые фотонные устройства, основанные на «спиновой оптике атомного масштаба».

Исследование проводилось исследовательской группой профессора Эреза Хасмана, руководителя лаборатории атомной фотоники, в сотрудничестве с профессором Эладом Кореном, руководителем лаборатории наноразмерных электронных материалов и устройств отделения материаловедения и инженерии. Обе группы связаны с Квантовым центром им. Хелен Диллер и Институтом нанотехнологий Техниона им. Рассела Берри. Исследование вели д-р Кексиу Ронг и д-р Бо Ван совместно с д-ром Эльхананом Магидом, д-ром Владимиром Кляйнером, Ави Реувеном, Баром Коном и Шаулем Кацнельсоном.

Что такое двухмерные материалы? По словам проф. Корена, «возможность создания единого атомного слоя была впервые исследована в 2004 году, когда физики Андре Гейм и Константин Новоселов, впоследствии лауреаты Нобелевской премии (2010), разработали простой метод создания отдельных слоев из атомов углерода. Они прикрепили к куску графита клейкую бумагу и отслаивали материал до тех пор, пока не остался единственный слой атомов, названный ими "графен". Гейм и Новоселов продемонстрировали, что одноатомный слой материи очень отличается по своим свойствам от свойств материи в ее трехмерной форме. Такой материал в 100 раз прочнее стали и обладает исключительными электрическими свойствами, и способен в будущем произвести революцию в таких областях, как проводники и полупроводники, мониторы и экраны, солнечные элементы и ​​многих других. Вслед за их открытием такие же атомные слои были созданы из других материалов, и они также проявляют удивительные и уникальные свойства».

Проф. Хасман отмечает, что «в результате открытия графена были обнаружены и изучены многие двумерные материалы, в том числе различные полупроводники, которые показали интересные оптические свойства. Стандартные электронные микросхемы основаны на кремнии, что серьезно ограничивает развитие компьютеров следующего поколения, требующих сочетания электроники и фотоники, отчасти из-за отсутствия в кремнии важного условия, называемого «прямая запрещенная зона». К нашему удивлению, такая запрещенная зона обнаружилась в двумерных полупроводниках, что позволяет комбинировать фотонику и электронику в нанометровом масштабе, использовать их для создания источников света и активных фотонных устройств и прокладывать путь для будущих поколений микросхем.»

Так называемая "спинтроника" - наиболее популярный сегодня подход к дальнейшей миниатюризации электронных печатных плат и повышению скорости обработки и передачи информации - означает выполнение операций со "спином", важным свойством, характеризующим собственное вращение электронов, а не с их потоком. В 2001 году профессор Хасман основал новую научную область, называемую спиновой оптикой, которая позволяет использовать спин фотонов с использованием метаповерхностей для передачи и обработки информации в фотонных микросхемах. 

Передача информации основана на управлении фотонным спином с помощью нанофотоники - оптики в нанометровом масштабе. Полупроводниковые материалы из-за нарушенной инверсионной симметрии их структур обладают уровнями энергии электронов, характеризующимися новой степенью свободы - долиной - которая может управлять спин-селективным излучением света. Исследователи Техниона решили воспользоваться этой особенностью, создав взаимодействие одного атомного слоя селенида вольфрама (WSe2) с наноантеннами, что позволяет нарушить симметрию фотонного спина. Это приведет к созданию микросхемы атомного масштаба, которая управляет и обрабатывает информацию долины посредством фотонного спина.

Исследователи разработали двумерную фотонно-кристаллическую структуру из кремния, которая создает энергетическую щель в спектре излучения двумерного материала так, что связь атомного полупроводника с фотонным кристаллом блокирует все оптические каналы излучения от двумерного материала. Создавая "умные" дефекты в фотонном кристалле, контролируя фазу дефектов с их геометрией и связывая их между собой, исследователи создали источник света из единственного атомного слоя, который разделяет и сортирует спины фотонов, испускаемых двумерным полупроводником. Это открытие позволит объединить спинтронику и спин-оптику для разработки широкого спектра устройств атомного масштаба.

Проф. Хасман: «Данное исследование демонстрирует важность междисциплинарных исследований, сочетающих физику, химию, материаловедение и инженерию».

Исследование было поддержано Израильским научным фондом (ISF), министерством науки, технологий и космоса Израиля, Управлением научных исследований ВВС США и, частично, программой стипендий им. Али Кауфман в Технионе. Техническая работа была выполнена в отделе изготовления и печати микро-нано приборов (MNF & PU) Техниона.

 

Источник: MFA
Фото: Технион

Отправьте эту страницу друзьям!

Оставьте свой комментарий!

Читайте также:

Наука и технологии
30.07.2020

В Израиле разработали самодезинфицирующуюся защитную маску

Дезинфекция осуществляется слаботочным нагреванием углеродного слоя в маске.​...
Наука и технологии
9.02.2020

Технология израильского Техниона поможет дышать недоношенным младенцам

Модель дыхательной системы новорожденного позволяет определить причины травм, вызываемых аппаратом...

Лента новостей:

Израиль
Израиль
11.07.2025

На юге Газы погиб офицер разведбата «Голани»

В ходе боевых действий на юге сектора Газы погиб капитан Рэи Биран.
Израиль
10.07.2025

Разрешено к публикации имя охранника, погибшего в результате теракта в Гуш-Эционе

В результате теракта в Гуш-Эционе погиб 22-летний Шалев Звулуни, житель Кирят-Арбы.
Израиль
10.07.2025

Теракт на перекрестке Гуш-Эцион: один человек убит, нападавшие ликвидированы

В Израиле произошел теракт с применением холодного оружия в торговом комплексе "Рами Леви"...
В мире
В мире
10.07.2025

Швейцария может прекратить закупки израильских беспилотников Hermes 900

Швейцария рассматривает возможность отмены покупки израильских беспилотников Hermes...
В мире
10.07.2025

Хуситы взяли ответственность за потопление судна Eternity C и захват нескольких членов экипажа

Хуситы взяли на себя ответственность за нападение на греческий сухогруз Eternity C, затонувший в Красном...
Бизнес
Бизнес
18.03.2025

Брин покупает израильскую компанию Wiz за 32 млрд долл

Компания Alphabet, управляющая Google покупает израильский стартап Wiz, работающий в сфере...
Бизнес
9.01.2025

Израильский хайтек привлёк 4 млрд долл за год

Это более чем в два раза превышает показатель предыдущего года.
Бизнес
24.12.2024

Израильский туризм: теперь на подъем или дальше в пропасть?

Во время войны самый сильный экономический удар пришелся именно по туристической отрасли и в первую очередь...
Бизнес
17.07.2024

Edwards Lifescience покупает израильский медицинский стартап за 300 млн долл

Стартап разработал более безопасную микроинвазивную технологию лечения заболеваний митрального...
Наука и технологии
Наука и технологии
28.05.2025

ЦАХАЛ успешно применил лазерную систему ПРО «Щит света» для перехвата БПЛА «Хизбаллы»

ЦАХАЛ успешно применил лазерную систему "Щит света" ("Маген Ор") для перехвата беспилотников "Хизбаллы"....
Наука и технологии
29.04.2025

Израильские ученые научили ИИ читать электрокардиограммы и разъяснять диагноз

Ученые Хайфского Техниона научили ИИ читать электрокардиограммы и разъяснять диагноз врачу.
Медицина
Медицина
15.06.2025

Обновленный режим работы медучреждений больничной кассы «Меухедет»

В связи с ситуацией в сфере безопасности и в соответствии с указаниями Министерства здравоохранения, в воскресенье...
Медицина
29.05.2025

В Израиле впервые пересадили искусственное сердце

В Израиле проведена успешная операция по трансплантации искусственного сердца.
Медицина
29.04.2025

Мобильная клиника: комплексное обследование для женщин рядом с домом

Около 140 женщин прошли обследование в передвижной клинике женского здоровья «Меухедет» в Гиватайме...
Медицина
31.03.2025

Коалиция не поддержала новоназначенного руководителя ШАБАК

"Замена человека с мировоззрением с Каплан другим человеком с похожим мировоззрением не решает проблему, а лишь увековечивает...
Деньги
Деньги
5.06.2025

Израиль продал вооружений на рекордные 14,8 млрд долл

Экспорт оборонной продукции Израиля в 2024 году составил рекордные $14,8 млрд.
Деньги
3.04.2025

Пошлины Трампа: последствия для Израиля

Надежда правительства Израиля на то, что отмена последних остававшихся пошлин на американскую сельхозпродукцию позволит избежать введения американских...
Деньги
1.04.2025

Израиль отменил все пошлины на импорт из США

Израиль отменил все таможенные пошлины на товары, импортируемые из США
Культура
Культура
27.04.2025

Празднуем День независимости в сердце страны: фестиваль в парке Нахаль Кане, Самария

В предстоящий День независимости (1 мая) Региональный совет Шомрон и Еврейский национальный фонд (ККЛ)...
Культура
9.04.2025

Спилберг возглавил список богатейших селебрити от Forbes

Режиссер Стивен Спилберг возглавил список богатейших знаменитостей мира по версии журнала Forbes.
Культура
19.03.2025

На Аллее славы Голливуда появилась звезда Галь Гадот

Израильская актриса Галь Гадот стала обладательницей именной звезды на Аллее славы в Голливуде.
Публицистика
Публицистика
6.07.2025
 Игорь Черниховский

Маша на розовом пони

Совсем неслучайно, когда в нашем мире случаются большие потрясения, в их кровавом свете предельно...
Публицистика
15.06.2025
 Авраам Шмулевич

Иранский фейк: «Парния Аббаси»

Сейчас в интернете разгоняется информация о молодой иранской поэтессе Парнии Аббаси (#ParniaAbbasi) которая, якобы, погибла при израильском ударе...
Публицистика
15.06.2025
 Арик Эльман

Необходимо довести аятолл до отчаяния

"Перед лицом такого звериного, низкого коварства мы не имеем права попасться в ловушку."
Публицистика
14.06.2025
 Сурен Карапетов

Пару слов о «компетентности» российских, турецких и прочих «военспецов»

"Комментируя операцию Израиля против ядерной программы Ирана, пикейные жилеты...
Репатриация
Репатриация
30.03.2025

Как сегодня работают частные ульпаны в Израиле?

В конце 2024 года многие новые репатрианты столкнулись с проблемой: Министерство алии и интеграции временно остановило программу «Ваучер» по изучению...
Репатриация
30.12.2024

Образование для детей, волонтерство для родителей: новый проект «Масы» и НААЛЕ

Организация "Маса", основанная ЕА "Сохнут" и правительством Израиля, уже 21 год содействует участию молодежи из разных стран в...
Репатриация
4.09.2024

Новым гендиректором организации «Маса» стал Меир Хольц

Генеральным директором программы «Маса» назначен г-н Меир Хольц. Хольц, до недавнего времени, занимал должность гендиректора организации...
Юмор
Юмор
9.08.2021

Олимпийский пиар, или «Как победить Олимпиаду»‎

После утверждения России, что у них украли золотую медаль по художественной гимнастике, Ядида написал сатирический...
Юмор
30.01.2021
 Борис Прусский

Лимерика

Израильский певец и музыкант Борис Прусский посвятил шуточное стихотворение инаугурации...
Юмор
16.07.2020

Наши резервы

Мне совершенно не мешает ходить "оборванцем". И вот я вышел из дома в своем обычном виде по делам на угол Бегин-Каплан. В разгар...
Юмор
27.05.2020

Проверка Бузагло

"-Как дела, милые? — спросил входящий в зал человек. -Репетируем удивлённое выражение лица! — ответили многоуважаемые."
Юмор
16.05.2020

Ограбление

Охана, владелец фирмы "Мойдодыр", совсем было собирался закрыть свой магазин, когда в помещение внезапно ворвался подозрительный тип с закрытым...