Forskare vid Oregon State University har löst ett uppdrag inom grundläggande materialvetenskap som har undgått forskare sedan 1960 -talet, och skulle kunna ligga till grund för en ny strategi för elektronik.

Upptäckten, rapporterade precis online i fackjournalen Avancerade material , beskriver skapandet för första gången av en högpresterande "metall-isolator-metall" -diod.

"Forskare har försökt göra detta i årtionden, tills nu utan framgång, "sa Douglas Keszler, en framstående professor i kemi vid OSU och en av landets ledande materialvetenskapliga forskare. "Dioder som gjorts tidigare med andra tillvägagångssätt hade alltid dåligt avkastning och prestanda.

"Detta är en grundläggande förändring av hur du kan producera elektroniska produkter, med hög hastighet i stor skala till mycket låg kostnad, ännu mindre än med konventionella metoder, "Keszler sa." Det är ett grundläggande sätt att eliminera de nuvarande hastighetsbegränsningarna för elektroner som måste röra sig genom material. "

Ett patent har ansökt om den nya tekniken, säger universitetets tjänstemän. Nya företag, branscher och högteknologiska jobb kan i slutändan komma ur detta framsteg, de säger.

Forskningen gjordes i Center for Green Materials Chemistry, och har fått stöd av National Science Foundation, Army Research Laboratory och Oregon Nanoscience and Microtechnologies Institute.

Konventionell elektronik tillverkad med kiselbaserade material fungerar med transistorer som hjälper till att kontrollera elektronflödet. Även om det är snabbt och relativt billigt, detta tillvägagångssätt är fortfarande begränsat av den hastighet med vilken elektroner kan röra sig genom dessa material. Och med tillkomsten av allt snabbare datorer och mer sofistikerade produkter som flytande kristallskärmar, nuvarande teknik närmar sig gränsen för vad de kan göra, säger experter.

Däremot, en metallisolator-metall, eller MIM -diod kan användas för att utföra några av samma funktioner, men på ett helt annat sätt. I detta system, enheten är som en smörgås, med isolatorn i mitten och två lager av metall ovanför och under den. För att fungera, elektronen rör sig inte så mycket genom materialen som den "tunnlar" genom isolatorn - nästan omedelbart uppträder på andra sidan.

"När de först började utveckla mer sofistikerade material för displayindustrin, de visste att denna typ av MIM -diod var vad de behövde, men de kunde inte få det att fungera, "Sa Keszler." Nu kan vi, och den kan förmodligen användas med en mängd olika metaller som är billiga och lättillgängliga, som koppar, nickel eller aluminium. Det är också mycket enklare, billigare och lättare att tillverka. "

Resultaten gjordes av forskare vid OSU Institutionen för kemi; Skolan för elektroteknik och datavetenskap; och School of Mechanical, Industri- och tillverkningsteknik.

I den nya studien, OSU -forskarna och ingenjörerna beskriver användningen av en "amorf metallkontakt" som en teknik som löser problem som tidigare plågade MIM -dioder. OSU -dioderna tillverkades vid relativt låga temperaturer med tekniker som lämpar sig för tillverkning av enheter på en mängd olika underlag över stora ytor.

OSU -forskare har varit ledande inom ett antal viktiga materialvetenskapliga framsteg under de senaste åren, inklusive området elektronik. Universitetsforskare kommer att göra ett första arbete med den nya tekniken inom elektroniska skärmar, men många applikationer är möjliga, de säger.

Höghastighetsdatorer och elektronik som inte är beroende av transistorer är möjligheter. Också i horisonten finns "energi-skörd" -teknologi, såsom nattupptagning av omstrålad solenergi, ett sätt att producera energi från jorden när den svalnar under natten.

"Under en lång tid, alla har velat något som tar oss bortom kisel, "Sa Keszler." Det här kan vara ett sätt att helt enkelt skriva ut elektronik i en stor storlek, ännu billigare än vi kan nu. Och när produkterna börjar dyka upp kan ökningen i driftshastighet bli enorm. "