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告别硅芯片时代:X射线激光器发现最快电气转换率

  ——硅芯片的时代即将一去不复返!计算机芯片的细微设计变化可能将帮助打造更微型、更快速且更加强大的计算机。

  来自美国能源部SLAC国家加速器实验室的研究人员发现,磁铁矿(最具磁性的天然矿物质)可能将实现最快的电气转换速度。电气转换(或是从非导电状态转换至导电状态)就是当前一般电路板的工作原理。

  该研究团队使用SLAC的直线加速器相干光源(LCLS)X射线激光器发现,该设备只用了万亿分之一秒(比现用晶体管快一千倍)就可以通过磁铁矿样品中的电气转换开关。

  据该研究论文(发表于"Nature Materials"7月28日期刊上)首席作者兼斯坦福大学材料科学研究员Roopali Kukreja介绍,该项目揭开了此类材料的电气转换"速度极限"。

  当用激光脉冲冲击磁铁矿样品时,其电子结构会重组成由数个导电区域包围的非导电"孤岛"。

  首先,研究人员利用可见光激光器来冲击样品,以将电子结构分割成可重组为孤岛的原子级。随后,使用超亮、超短波X射线脉冲以特定的间隔冲击样品,以测量该材料从非导电状态转换至导电状态所需的时间。在这之后,磁铁矿样品被冷却至-190℃以将分子变化锁定在适合的位置。后续研究在混合材料上进行,演示出了该材料在室温条件下的超快转换属性,结果表明此混合材料比磁铁矿在商业上更可行。

  该团队未来将继续对其他可诱导电气转换的混合物和技术进行研究,以试图研发出更优质的晶体管。

  据LCLS实验首席调查员兼斯坦福材料与能源科学研究所资深研究员Hermann Dürr介绍,针对新型材料的全球调查结果表明,LCLS X射线将可以帮助进一步了解原子级工艺。

  Dürr表示,虽然人们已于数千年前认识到了磁铁矿的磁性,但这种材料还存在许多有待揭开的未知奥秘。

        Viki 译  Alex 校对

  SLAC 国家加速器实验室简介:

  SLAC 国家加速器实验室,原名斯坦福直线加速器中心。 为美国能源部所属的国家实验室,在能源部的方案下由斯坦福大学指挥运作。主要的研究方向有运用电子束进行基本粒子物理的实验及理论研究、原子物理、固态物理、使用同步辐射光源的化学、生物以及医学研究。

  斯坦福线性加速器中心成立于1962年,占地426英亩(1.72平方公里),位于斯坦福大学主校区的西边。主要的加速器长达两英哩,为当时最长的线性加速器。于1966年首次启动。

  在此地进行的研究创造了三个诺贝尔物理奖:

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