科學家發現磁鐵礦電子開關速度可達萬億分之一秒
2013-07-31 20:00:28 本站原創近日消息，美國科學家表示，他們發現普通磁鐵礦內的電子開關一次僅需萬億分之一秒，這一速度或許創下了新高。發表在今天出版的《自然·材料學》雜志的最新研究將有助于科學家們研制出更“迷你”的晶體管，最終制造出速度更快、功能更強的計算設備。
美國能源部利用斯坦福直線加速器中心(SLAC)的線性加速器相干光源(LCLS)X射線激光器發現，磁鐵礦樣本中的電子開關一次僅需萬億分之一秒，其速度是現在使用的晶體管的數千倍。該研究的領導者、SLAC兼斯坦福大學的材料學教授如帕里·庫克瑞嘉表示：“最新研究首次揭示了這種材料中電子開關的‘速度極限’。”
在實驗中，科學家們先用一臺可見光激光器朝樣本發射激光，緊接著，再朝樣本發射了另一束超亮、超短的X射線脈沖，這就使他們首次研究到樣本受到第一束激光的撞擊后發生變化的時機和具體細節。另外，通過對X射線脈沖的發射間隔進行微調，他們精確測量出了這種材料從不導電狀態變到導電狀態所需要的時間，并觀察到了轉變過程中材料結構的變化。
科學家們發現，當第一束激光脈沖射到該樣本后，會有一些導電的區域形成，隨后，樣本內的電子結構在原子尺度上會變成碎片，重組成“島”，由導電的區域所環繞，這些導電和不導電的狀態也可以和平共處，成為下一代晶體管內的電子通路。
幾十年來，科學家們一直希望能在原子層面厘清這種電子結構。去年，另一個研究團隊已經發現，其由三個鐵原子組成。庫克瑞嘉表示，這種磁鐵礦必須被冷卻到零下190攝氏度才能將其電荷鎖定在合適的位置，因此，他們計劃接下來研究更復雜的結構以及其在室溫下的用途。未來的任務是，找出一些奇特的化合物并用新技術誘導其內電子的開關，找出其比硅半導體更優異的性能。
另一名研究員赫爾曼·杜爾表示，現在全球有很多科學家正在進行試驗，希望超越現在使用的半導體硅技術，使用新材料制造出更小更快的計算機，LCLS的獨特之處在于，它能夠追蹤萬億分之一秒內發生在原子尺度的一些過程。
