Istraživači sa sveučilišta u Tel Avivu izradili su najsitniju tehnologiju na svijetu, debelu, ili možda bolje reći tanku, samo dva atoma. Prema istraživačima, nova tehnologija pohranjuje električne informacije u jednom od najstabilnijih i najinertnijih materijala koji se može naći u prirodi. A kvantno-mehaničko probijanje elektrona kroz atomsko tanki film može pojačati postupak čitanja informacija mnogo bolje od trenutnih tehnologija.

Atomi u čvrstim materijalima

Istraživanje su proveli znanstvenici iz Škole za fiziku i astronomiju te Kemijske škole Raymonda i Beverly Sackler, a opis njihovog rada objavljen je u časopisu Science.  

Izraelske istraživače zanimalo je kako se atomi i elektroni ponašaju u čvrstim materijalima. Pokušali su, kažu, razumjeti, predvidjeti i kontrolirati fascinantna svojstva ovih čestica dok se kondenziraju u uređenu strukturu kristala. 

"U srcu računala leži maleni kristalni uređaj dizajniran za prebacivanje između dva stanja koji ukazuju na različite odgovore - 'da' ili 'ne', 'gore' ili 'dolje'. itd. Bez ove dihotomije nije moguće kodirati i obrađivati informacije", objašnjavaju istraživači. Njihov izazov bio je pronaći mehanizam koji bi omogućio prebacivanje u mali, brz i jeftin uređaj.

Brže, gušće, štedljivije 

Najsuvremeniji uređaji sastoje se od sitnih kristala koji sadrže oko milijun atoma, stotinjak atoma u visinu, širinu i debljinu. Milijun takvih uređaja može se stisnuti milijun puta na veličinu novčića, pri čemu se svaki uređaj uključuje milijun puta u sekundi.

Istraživači su sad debljinu kristalnih uređaja stisnuli na veličinu dva atoma. Tako tanka struktura omogućuje sjećanja temeljena na kvantnoj sposobnosti elektrona da brzo i učinkovito prolaze kroz barijere debele samo nekoliko atoma. A to bi trebalo značajno poboljšati brzinu, gustoću i potrošnje energije elektroničkih uređaja.

Istraživači su koristili dvodimenzionalni materijal: slojeve bora i dušika debljine atoma, poredane u ponavljajuću heksagonalnu strukturu. U svom su eksperimentu uspjeli razbiti simetriju ovog kristala umjetnim spajanjem dva takva sloja. 

"U svom prirodnom trodimenzionalnom stanju, ovaj se materijal sastoji od velikog broja slojeva postavljenih jedan na drugi, pri čemu je svaki sloj rotiran za 180 stupnjeva u odnosu na svoje susjede, u antiparalelnoj konfiguraciji", otkrivaju istraživači koji su u laboratoriju slojeve uspjeli umjetno složiti u paralelnoj konfiguraciji, bez rotacije.

To hipotetički atomima iste vrste omogućuje savršeno preklapanje unatoč snažnoj odbojnoj sili koja proizlazi iz njihovih identičnih naboja. U stvarnosti, međutim, kristal klizi pa se samo polovica atoma svakog sloja savršeno preklapa. Preklapaju se atomi suprotnih naboja, dok se ostali smješteni iznad ili ispod praznog prostora u središtu šesterokuta.

Stabilna polarizacija

U ovoj konfiguraciji umjetnog slaganja slojevi se međusobno prilično razlikuju. Na primjer, ako se u gornjem sloju preklapaju samo atomi bora, u donjem je obrnuto. 

U laboratoriju stvoren prekid simetrije, koji ne postoji u prirodnom kristalu, prisiljava električni naboj da se reorganizira između slojeva i generira sićušnu unutarnju električnu polarizaciju okomitu na ravninu sloja. Kad su istraživači primijenili vanjsko električno polje u suprotnom smjeru, sustav je klizi bočno kako bi promijenio orijentaciju polarizacije.

Promijenjena polarizacija ostaje stabilna čak i kad se vanjsko polje isključi. Po tome je sustav sličan debelim trodimenzionalnim feroelektričnim sustavima koji se danas široko koriste u tehnologiji. 

Prednosti Slide-Tronicsa

Sposobnost forsiranja kristalnog i elektroničkog rasporeda u tako tankom sustavu, s jedinstvenim polarizacijskim i inverzijskim svojstvima koja proizlaze iz slabih Van der Waalsovih sila između slojeva, nije ograničena na kristal bora i dušika.

Istraživači očekuju isto ponašanje u mnogim slojevitim kristalima s pravim svojstvima simetrije. Oni vjeruju da njihov koncept međuslojnog klizanja ima budućnost i da će ubuduće učinkovito upravljati naprednim elektroničkim uređajima. Nadjenuli su mu i ime: Slide-Tronics.