Тель-Авивский Университет представляет: самая тонкая технология в мире

05.07.2021 19:25

Новая технология позволяет хранить информацию на устройстве толщиной всего в два атома, используя туннельный эффект.​

Беспрецедентный научный прорыв: исследователи из Тель-Авивского университета создали самую миниатюрную в мире технологию толщиной всего два атома!

По словам исследователей, новая технология предлагает способ хранения электрической информации в самом тонком устройстве, известном науке на данный момент, в одном из самых стабильных и инертных материалов в природе. Разрешенное квантово-механическое туннелирование электронов через атомарно тонкую пленку может значительно ускорить процесс считывания информации по сравнению с современными технологиями.

Исследование было проведено учеными из Школы физики и астрономии и Школы химии Тель-Авивского университета. В состав исследовательской группы входят Мааян Визнер Штерн, Ювал Вашиц, доктор Вей Цао, доктор Ифтах Нево, профессор Эран Села, профессор Майкл Урбах, профессор Одед Ход и доктор Моше Бен-Шалом. Результаты исследования опубликованы в журнале Science​.

«Наше исследование было вызвано интересом к поведению атомов и электронов в твердых материалах, лежащему в основе многих технологий, обеспечивающих наш современный образ жизни», - рассказывает д-р Бен-Шалом. «Мы (и многие другие ученые) пытаемся понять, предсказать и даже контролировать удивительные свойства этих частиц, когда они конденсируются в упорядоченную структуру, которую мы называем кристаллом. В основе компьютера, например, лежит крошечное кристаллическое устройство, предназначенное для переключения между двумя состояниями, указывающими на разные ответы - «да» или «нет», «вверх» или «вниз» и т. д. Без этой дихотомии невозможно кодировать и обрабатывать информацию. Практическая задача состоит в том, чтобы найти механизм, обеспечивающий такие переключения в миниатюрном, быстром и недорогом устройстве.

Современные такие устройства состоят из крошечных кристаллов, содержащих всего около миллиона атомов (около сотни атомов в высоту, ширину и толщину), так что миллион таких устройств можно примерно миллион раз уместить в площадь одной монеты, при этом каждое устройство переключается со скоростью около миллиона раз в секунду.

И вот теперь исследователям Тель-Авивского университета впервые удалось уменьшить толщину кристаллических устройств до двух атомов. Доктор Бен-Шалом подчеркивает, что такая тонкая структура позволяет создавать память, основанную на квантовой способности электронов быстро и эффективно преодолевать барьеры толщиной всего в несколько атомов. Это может позволить значительно улучшить скорость, плотность и энергосбережение многих электронных устройств.

В исследовании использовался двумерный материал: слои бора и азота толщиной в один атом, расположенные в повторяющейся гексагональной структуре. В своем эксперименте ученые смогли нарушить симметрию этого кристалла, искусственно соединив два таких слоя. «В своем естественном трехмерном состоянии этот материал состоит из большого количества слоев, расположенных друг над другом, причем каждый слой повернут на 180 градусов относительно своих соседей (так называемая антипараллельная конфигурация)», - говорит д-р Бен-Шалом. «В лаборатории мы смогли искусственно сложить слои в параллельную конфигурацию без ротации, что гипотетически дало нам возможность идеально совместить атомы одного вида, несмотря на сильную силу отталкивания между ними (возникающую из-за их одинаковых зарядов). На самом деле кристалл все же слегка сдвигает один слой атомов по отношению к другому, так что только половина атомов каждого слоя полностью перекрывается, а те, которые перекрываются, имеют противоположные заряды, в то время как все остальные расположены над или внизу пустого места - центра шестиугольника. В этой конфигурации искусственного наложения слои существенно отличаются друг от друга. Например, если в верхнем слое перекрываются только атомы бора, то в нижнем - наоборот».

Доктор Бен Шалом отмечает, что теоретическая группа проделала большую работу, проведя множество компьютерных симуляций: «Вместе мы дошли до глубокого понимания того, почему электроны системы располагаются так, как мы это установили в лаборатории. Благодаря этому фундаментальному пониманию мы ожидаем захватывающих результатов и от других слоистых систем с нарушенной симметрией».

Мааян Визнер Штерн, аспирантка, руководившая исследованием, объясняет: «Нарушение симметрии, которое мы создали в лаборатории, и которого нет в природном кристалле, заставляет электрический заряд реорганизоваться между слоями и генерировать крошечную внутреннюю электрическую поляризацию перпендикулярно плоскости слоя. Когда мы прикладываем внешнее электрическое поле в противоположном направлении, система скользит вбок, меняя ориентацию своей поляризации. Эта "переключенная" поляризация остается стабильной даже тогда, когда внешнее электрическое поле выключается. В этом наша система похожа на "толстые" трехмерные сегнетоэлектрические системы, которые сегодня широко используются в технике».

«Способность преодолевать кристаллическую и электронную структуру в такой тонкой системе с уникальными поляризационными и инверсионными свойствами, возникающими из-за так называемых "слабых сил Ван-дер-Ваальса", действующих между слоями атомов, не ограничивается только кристаллом бора и азота», - добавляет доктор Бен Шалом. . «Мы ожидаем такого же поведения во многих слоистых кристаллах с соответствующими свойствами симметрии. Концепция скольжения слов атомов очень перспективна как новый оригинальный и эффективный способ управления современными электронными устройствами, и мы даже дали ей название - Slide-Tronics».

Мааян Визнер Штерн заключает: «Мы взволнованы открытием того, что может происходить новых состояниях, которые мы навязываем природе, и полагаем, что можно создать подобные структуры с дополнительными степенями свободы. Мы надеемся, что применение этой технологии улучшит современные электронные устройства и позволит использовать другие новые методы управления информацией в приборах, которые еще предстоит создать. Мы ожидаем, что эта технология будет применяться не только в компьютерах, но и датчиках, накопителях и преобразователях энергии, устройствам, взаймодействующим со светом и т.п. Наша задача теперь - найти новые подобные кристаллы с большим числом степеней свободы скольжения».

Исследование финансировалось за счет поддержки Европейского исследовательского совета (стартовый грант ERC), Израильского научного фонда (ISF) и Министерства науки и технологий Израиля.

 

Источник: MFA
Фото: скриншот видео/Тель-Авивский университет/YouTube

Отправьте эту страницу друзьям!

Оставьте свой комментарий!

Читайте также:

Наука и технологии
24.06.2024

Израильские ученые создали самовосстанавливающееся стекло

Ученые считают, что дальнейшие исследования приведут к широкому спектру применений нового материала.
Наука и технологии
9.04.2023

Израильские учёные записали разговоры помидоров

Исследователи из Тель-Авивского университета впервые в мире смогли записать звуки, издаваемые растениями.
Наука и технологии
17.01.2023

В Тель-Авивском университете создан робот, умеющий «нюхать»

Новая технологическая разработка Тель-Авивского университета впервые дала роботу возможность...

Лента новостей:

Израиль
Израиль
6.08.2025

Министр иностранных дел Южного Судана впервые посетил Иудею и Самарию

В рамках официального визита в Израиль министр иностранных дел Южного Судана Мондей Семайя Кумба впервые...
Израиль
6.08.2025

Отчет ЦАХАЛа: в Газе атакованы террористы и объект ХАМАСа по производству оружия. Видео

ВВС ЦАХАЛа атаковали в районе Аль-Фуркан объект ХАМАСа, на котором производили...
Израиль
6.08.2025

Axios: США хотят взять под контроль гуманитарную помощь Газе

"Проблема голода в Газе обостряется. Дональду Трампу это не нравится."
В мире
В мире
6.08.2025

«Хизбалла» отвергла призывы к разоружению

«Хизбалла» выразила несогласие с решением правительства Ливана о ее разоружении.
В мире
6.08.2025

В Греции пройдёт «День действий» против израильтян

Греческие пропалестинские организации планируют провести 10 августа акцию против израильских туристов.
В мире
5.08.2025

Германские СМИ: значительная часть фото из Газы – постановка ХАМАСа

Согласно публикации, на юге сектора ХАМАС полностью контролирует производство изображений.
В мире
5.08.2025

Пассажиру Iberia выдали «пропалестинский» кошерный обед

Пассажиру еврейского происхождения, летевшему авиакомпанией Iberia, выдали кошерный обед с надписью «Свободу Палестине».
В мире
5.08.2025

Сирийские правительственные войска нарушили перемирие с друзами

За последние 24 часа, по информации SOHR, погибли девять человек: четыре друзских ополченца и пять солдат правительственных...
Бизнес
Бизнес
3.06.2025

В мае израильские стартапы привлекли 550 млн долл

Израильский технологический сектор продолжает демонстрировать устойчивость и привлекательность...
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...
Наука и технологии
Наука и технологии
16.07.2025

Израильские физики разработали метод обнаружения темной материи с помощью ядерных часов

Почти столетие ученые безуспешно пытаются обнаружить темную материю различными способами...
Наука и технологии
13.07.2025

Из Флориды запущен в космос израильский спутник связи «Дрор-1»

Израильский спутник связи "Дрор-1" запущен в космос с мыса Канаверал, штат Флорида (США).
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
18.05.2025

Голосование зрителей на Евровидении заткнуло рот ненавистникам Израиля

Юваль Рафаэль поразила весь мир, заняв второе место на конкурсе Евровидение, который прошел в Базеле.
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.
Публицистика
Публицистика
3.08.2025
 Авраам Шмулевич

Рим и Иерусалим. Время выбора

Почти две тысячи лет назад на Ближнем Востоке завершилась мировая битва...
Публицистика
30.07.2025
 Виктор Вальдберг

«Дрезденская история» для Газы

Если 80 лет назад действия RAF критиковать было сложно: Stukas, U-Boat и ФАУ-2...
Публицистика
20.07.2025
 Михаил Лобовиков

Другого варианта выжить и быть сильнее у нас нет

"Ровно 7 лет назад, 19.7.2018, был утвержден 'Хок АЛеом', Основной закон, определивший официально Израиль...
Публицистика
15.07.2025
 Арик Эльман

Как решить социоэкономическую проблему харедим

"Тот, кто думает, что израильская армия станет сильнее, если в нее загнать силой тысячи людей с нулевой мотивацией...
Публицистика
14.07.2025
 Деонис Спектор

Печальная дата или второй день рождения для Президента Трампа?

13-го июля 2024 года, 6:10 вечера по времени НЙ. В этот момент раздались выстрелы в тогда...
Репатриация
Репатриация
9.04.2025

Празднуем Песах на иврите: что нужно знать новым репатриантам

Вы, конечно, знаете, что такое маца. А Агада? А херут? Если вы новый репатриант, вам пригодятся базовые слова и фразы на иврите, связанные с...
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...
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...