I materialvetenskapens motsvarighet till en fotbollsfan som hoppar in på planen och gör en touchdown, forskare dokumenterar att en grundläggande komponent i datorchips, länge betraktad som en passiv åskådare, kan faktiskt få en att fungera som en switch. Det gör det möjligtvis möjligt för den att ta del av de elektroniska processer som driver mobiltelefoner, iPads, datorer, och tusentals andra produkter.

I en rapport i Journal of the American Chemical Society , forskarna dokumenterar de många sätt på vilka kiseldioxid, länge bara betraktat som en elektrisk isolator, blir involverad i handlingen. Detta beteende hade tidigare förvirrat forskare som arbetar inom området nanoelektronik - de trodde att bytet berodde på nanotillsatsen men det visar sig att källan till bytet kan vara från den underliggande kiseloxiden själv.

Jun Yao, Douglas Natelson, Lin Zhong, och James Tour förklarar att tillverkare länge har använt kiseloxid, normalt en mycket dålig ledare av elektricitet, som både stödjande och isolerande material inom elektronik. Kisel, en primär komponent av strandsand, är halvledarmaterialet i hjärtat av modern elektronik. När det är bundet till syre, den resulterande kiseloxiden är i allmänhet ett av de högkvalitativa elektroniska isoleringsmaterialen.

Forskarna visade nyligen, dock, att oxidmaterialet kan omvandlas till en omkopplingsbar ledare genom en elektrisk process. Detta fenomen kan vara nyckeln till att utveckla en ny generation av mindre, kraftfullare datorchips, men mekanismen bakom detta byte var oklart, tills nu. Det förtydligar också den möjliga naturen bakom växlingshändelserna i tidigare molekylära och nanoskala system.

Forskarna lade in ett lager av kiseloxid i nanostorlek, tusentals gånger mindre än bredden på ett människohår, mellan två elektroder och exponerade enheten för ökande mängder elektrisk ström. De visade att elektricitet kan få kiseloxiden att bryta ner i mindre komponenter, nanostora kristaller av kisel, på ett sätt som ökar dess elektriska ledningsförmåga och gör den till en aktör i datorchips arbetsprocesser.