Американские физики использовали мощнейший рентгеновский лазер мира LCLS для создания прототипа «сверхскоростного» транзистора из минерала магнетита, работающего на частоте в 1 терагерц, что в тысячи раз больше, чем максимальная скорость переключения у его современных конкурентов, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Materials.

«По всему миру физики и инженеры сосредотачивают усилия для того, чтобы преодолеть ограничения современной полупроводниковой электроники при помощи новых материалов. Они помогут ускорить компьютеры, и наш лазер может отслеживать процессы, которые происходят на атомном уровне в течение триллионных и квадриллионных долей секунды», — заявил Герман Дюрр из Стэнфордского университета (США).

Дюрр и его коллеги создали прототип сверхскоростного транзистора, наблюдая за тем, как менялась электропроводность и другие свойства кусочков магнетита, охлажденных до температуры в минус 190 градусов Цельсия и облучаемых лазером.

Магнетит принадлежит к числу широко распространенных материалов в земной коре, он состоит из оксида и триоксида железа и обладает сильными магнитными свойствами.

Ученые заметили, что частички магнетита превращались из проводника в изолятор и обратно после каждого импульса лазера. Причиной этого послужили особые зоны внутри минерала, так называемые тримероны — конструкции из трех атомов железа, делавшие магнетит непроницаемым для тока. Это позволяет использовать магнетит в качестве основы для оптоэлектронных транзисторов. Используя LCLS, исследователи попытались определить максимальную скорость их переключения.

По расчетам физиков,

они в тысячи раз превосходят по этому параметру обычные кремниевые транзисторы. Такой транзистор меняет свое состояние за одну триллионную секунды, что соответствует частоте в терагерц. Из-за низких рабочих температур их пока нельзя применять на практике, однако ученые полагают, что им удастся найти материалы, обладающие похожими свойствами при комнатной температуре.