"Bryggan" som bildas i metallsulfidskiktet, ansluta två metallelektroder, resulterar i att atombrytaren slås på. Kredit:Manabu Kiguchi
Ett team av forskare från Tokyo Institute of Technology har fått oöverträffad insikt om hur en atombrytare fungerar. Genom att undersöka sammansättningen av den lilla "bro" av metall som bildas inuti strömbrytaren, deras fynd kan stimulera designen av atomomkopplare med förbättrad prestanda.
Atomströmbrytare hyllas som den minsta av elektrokemiska strömbrytare, och de kan förändra informationsteknologins ansikte. På grund av deras nanoskaladimensioner och låga strömförbrukning, de lovar integrering i nästa generations kretsar som kan driva utvecklingen av artificiell intelligens (AI) och Internet of Things (IoT)-enheter.
Även om olika mönster har dykt upp, en spännande fråga rör arten av metalltråden, eller bro, det är nyckeln till strömbrytarens funktion. Bryggan bildas inuti ett metallsulfidlager inklämt mellan två elektroder, och styrs genom att applicera en spänning som inducerar en elektrokemisk reaktion. Bildandet och förintelsen av denna brygga avgör om strömbrytaren är på eller av.
Nu, en forskargrupp med Akira Aiba och Manabu Kiguchi och kollegor vid Tokyo Institute of Technologys avdelning för kemi har hittat ett användbart sätt att undersöka exakt vad bron består av.
Genom att kyla atombrytaren tillräckligt för att kunna undersöka bron med en lågtemperaturmätteknik som kallas punktkontaktspektroskopi (PCS), deras studie visade att bron består av metallatomer från både elektroden och metallsulfidskiktet. Detta överraskande fynd motsäger den rådande uppfattningen att bryggan enbart härrör från elektroden, Kiguchi förklarar.
Teamet jämförde atombrytare med olika kombinationer av elektroder (Pt och Ag, eller Pt och Cu) och metallsulfidskikt (Cu 2 S och Ag 2 S). I båda fallen, de fann att bron huvudsakligen består av Ag.
Anledningen bakom dominansen av Ag i bron beror sannolikt på "den högre rörligheten för Ag-joner jämfört med Cu-joner, " säger forskarna i sin uppsats publicerad i ACS tillämpade material och gränssnitt .
De drar slutsatsen att "det skulle vara bättre att använda metaller med låg rörlighet" för att designa atombrytare med högre stabilitet.
Mycket återstår att utforska när det gäller utvecklingen av atombrytarteknologier, och teamet fortsätter att undersöka vilken kombination av element som skulle vara den mest effektiva för att förbättra prestandan.
