Un chip per computer senza semiconduttori? Come funziona?
In questi giorni associamo automaticamente computer e vari dispositivi mobili con chip realizzati con transistor a semiconduttore. In effetti per molti anni il transistor è stato un componente elettronico onnipresente.
Tuttavia, non è sempre stato così. In passato, i dispositivi chiamati tubi a vuoto o valvole venivano utilizzati nei dispositivi elettronici.
Transistor vs. valvole / tubi a vuoto
la transistor è un dispositivo binario che funge da interruttore, impedendo o consentendo al flusso di una corrente. I transistor possono anche essere usati per amplificare i segnali. Sono realizzati in materiale semiconduttore.
la tubo a vuoto è anche in grado di controllare il flusso di corrente, ma raggiunge questo utilizzando un meccanismo diverso dal transistor. Sono anche molto più grandi dei transistor.
Fondamentalmente, dopo l'introduzione dei transistor, l'industria elettronica è decollata a un ritmo fenomenale. Ciò è stato possibile grazie al loro continuo restringimento grazie al design e ai progressi tecnologici.
Per sottolineare questo, i moderni dispositivi elettronici contengono letteralmente miliardi di transistore si adattano a pacchetti relativamente piccoli.
Poiché il numero di transistor nei dispositivi è aumentato nel corso degli anni, anche la potenza di elaborazione e le capacità di questi dispositivi.
In breve, i transistor e altri dispositivi elettronici basati su semiconduttori sono fantastici. Si noti, tuttavia, che non sono privi di problemi. A causa delle proprietà dei materiali semiconduttori, il flusso di elettroni è in qualche modo limitato, il che può impedire ai dispositivi di funzionare nel modo ideale che si vorrebbe.
Nuova tecnologia promettente
In una possibile risposta a questo problema, un team di ricerca ingegneristica presso l'Università della California di San Diego (UCSD) hanno recentemente creato dispositivi in micro-scala simili ai tubi / valvole un tempo popolari.
Nota: Questi dispositivi potrebbero portare a tutti i tipi di tecnologia eccitante come le migliori celle solari e potrebbero persino essere utilizzati al di fuori del settore elettronico in aree come la fotochimica e la fotocatalisi, forse utili anche in varie applicazioni ambientali.In questi dispositivi gli elettroni vengono liberati nello spazio libero, il che significa che non c'è materiale lì per limitare il loro flusso. Questo è fantastico, ma per rilasciare questi elettroni, di solito è necessaria molta energia, come nel caso dei tubi / valvole attualmente sul mercato oggi.
Solitamente sono necessarie alte temperature / alta tensione per liberare gli elettroni. Questo ovviamente non è necessario con i dispositivi a semiconduttore e questi tipi di condizioni non sono adatti per dispositivi che si basano sulla microelettronica. Questa è una delle tante cose che avrebbero aiutato l'ascesa della tecnologia dei semiconduttori.
Il team di UCSD, tuttavia, ha adottato un nuovo approccio per aggirare questo problema. I loro dispositivi sono realizzati con quella che viene chiamata metasuperficie d'oro, montata su un wafer di silicio con uno strato di biossido di silicio inserito in mezzo.
Per liberare elettroni, il team usa un duplice approccio; una bassa tensione lungo e un laser a infrarossi a bassa potenza sono applicati ai dispositivi. Ciò porta al rilascio di elettroni che sono essenzialmente strappati dal metallo a causa della creazione di un forte campo elettrico dopo l'attivazione con il laser e la tensione.
Prestazioni e Outlook
Nei test, dopo l'attivazione, i dispositivi hanno mostrato un aumento della conducibilità del mille percento. È vero che questi dispositivi non sono ancora perfetti, ma sono stati concepiti solo come bozze di concetto in primo luogo.
Il leader del team, il professor Dan Sievenpiper, afferma che questo tipo di dispositivo non è in grado di sostituire l'intera gamma di dispositivi a semiconduttore, ma ritiene che avranno le loro aree distintive come in applicazioni che richiedono alte frequenze o alta potenza.
Il team sta esplorando i metodi per migliorare i propri dispositivi e per comprendere meglio come funzionano ed esplorare tutte le possibili applicazioni.