Сегодняшние компьютеры, телефоны и другие умные устройства работают благодаря электронным чипам. Чем меньше размер этих чипов, тем быстрее и мощнее становятся устройства. Однако с уменьшением размеров возникает серьёзная проблема: чипы начинают нагреваться сильнее. Это происходит из-за того, что электричество, проходя через тонкие провода, сталкивается с их поверхностью и выделяет тепло.
На современных чипах провода обычно делают из меди, но если их толщина становится меньше 10 нанометров медь начинает плохо проводить электричество. Чем тоньше провод, тем больше электроны сталкиваются с его стенками. Это приводит к выделению тепла и увеличивает потребление энергии, чтобы поддерживать работу устройства.
Недавно учёные из Стэнфордского университета нашли решение этой проблемы. Они исследовали материал под названием фосфид ниобия (NbP) и обнаружили, что он проводит электричество лучше, чем медь, даже при толщине менее 5 нанометров. Это открытие особенно важно, потому что такие тонкие провода нужны для чипов нового поколения.
Фосфид ниобия относится к уникальному классу веществ, которые называются топологическими материалами. Эти материалы обладают удивительными свойствами. Например, электричество проходит по их поверхности почти без препятствий, независимо от того, какой формы материал или насколько тонким он стал. Даже если фосфид ниобия согнуть или деформировать, он продолжает хорошо проводить электричество. Учёные называют это «топологически защищёнными поверхностными состояниями».
Одной из самых удивительных особенностей фосфида ниобия является его способность работать эффективно, даже если материал создан не очень точно. Для сравнения, медь или другие материалы требуют строгого контроля производства, чтобы добиться максимальной проводимости. Однако фосфид ниобия работает хорошо даже без правильного охлаждения. Это значительно упрощает производство и снижает затраты.
Вопрос доступности ресурсов для массового производства тоже изучался. Фосфид ниобия состоит из двух элементов – фосфора и ниобия. Фосфор очень распространён в земной коре, а ниобия достаточно много, чтобы сравнить его с другими промышленно важными элементами, такими как кобальт или никель. Это значит, что проблемы с добычей материала вряд ли возникнут.
Учёные считают, что фосфид ниобия может открыть путь к созданию более мощных и энергоэффективных микросхем. Кроме того, они планируют исследовать, есть ли среди других топологических материалов аналоги с похожими или даже лучшими свойствами. Например, рассматриваются такие вещества, как фосфид тантала.
Таким образом, фосфид ниобия обещает стать важным шагом в развитии технологий. Его использование позволит создавать устройства, которые работают быстрее, потребляют меньше энергии и меньше нагреваются. Это открытие уже сейчас приближает нас к будущему, где умные технологии станут ещё более доступными и эффективными. Читайте также Как стать хорошим подрядчиком для крупного клиента. И что отличает хорошего подрядчика от плохого Как сделать свою компанию успешной, выигрывающей тендеры? Каковы основные критерии выбора подрядчика? Разбирался IT-World.
Источник: Университет Стенфорда
Источник: www.it-world.ru
Похожие новости:
Гиперперсонализация: как сделать предложение пользователю релевантным
«Количество желающих повышать квалификацию в больших компаниях меньше, чем среди предпринимателей»
«Слушая подкасты, ничего не узнаешь, ты должен устать, упасть без задних ног — такой должна быть встреча с образованием»
Уровень «цифровой зрелости» компаний в России выше, чем в среднем по миру