磁铁矿电子开关速度可达万亿分之一秒

美国科学家表示，他们发现普通磁铁矿中的电子开关一次只需要数万亿分之一秒，这个速度可能已经达到新高。今天发表在《自然材料科学》杂志上的最新研究将帮助科学家开发更多的“迷你”晶体管，并最终生产出更快、更强大的计算设备。美国能源部使用斯坦福线性加速器中心(SLAC)的线性加速器相干光源(LCLS)X射线激光器，发现磁铁矿样品中的电子开关一次只需要万亿分之一秒，比目前使用的晶体管快几千倍。首席研究员SLAC和斯坦福大学材料教授帕里·库克雷加说:“最新研究首次揭示了这种材料中电子开关的‘速度极限’。”在实验中，科学家首先使用可见光激光器向样品发射激光，然后向样品发射另一个超亮和超短的X射线脉冲，这使他们第一次研究了样品受到第一次激光冲击后的时间和变化的具体细节。此外，通过微调X射线脉冲的发射间隔，他们精确地测量了材料从非导电状态变为导电状态所需的时间，并观察了材料结构在转变过程中的变化。科学家发现，当第一个激光脉冲击中样品时，会形成一些导电区域。然后，样品中的电子结构将在原子尺度上变成碎片，重新组合成被导电区域包围的“岛”。这些导电和不导电状态可以和平共处，并成为下一代晶体管的电子路径。几十年来，科学家们一直希望在原子水平上阐明这种电子结构。去年，另一个研究小组发现它由三个铁原子组成。库克·里加说，磁铁矿必须冷却到零下190摄氏度才能锁定其电荷，因此他们计划下一步研究更复杂的结构及其在室温下的用途。未来的任务是发现一些奇怪的化合物，并使用新技术来诱导其中的电子开关，以发现它们比硅半导体更好的性能。另一位研究人员赫尔曼·杜尔(Herman Toure)表示，世界各地的许多科学家正在进行实验，希望超越当前的半导体硅技术，使用新材料制造更小更快的计算机。LCLS的独特之处在于，它可以在万亿分之一秒内追踪原子尺度的某些过程。