Nanotrådar tillverkade av vanadinoxid och bly. Dessa ledares unika elektriska egenskaper kan göra dem idealiska för användning vid omkoppling av komponenter i datorer. Bild av Peter Marley, med färgad tillsats.
(Phys.org) - Få moderna material har uppnått berömmelsen av kisel, ett nyckelelement i datorchips och namnet på Silicon Valley, hem för några av världens mest framstående teknikföretag.
Nästa generation av datorer, dock, kanske inte litar så mycket på kisel.
Universitetet i Buffalo forskare är bland forskare som arbetar med att identifiera material som en dag kan ersätta kisel för att göra datorn snabbare. Deras senaste fynd:Ett vanadinoxidbrons vars ovanliga elektriska egenskaper kan öka hastigheten med vilken information överförs och lagras.
I Avancerade funktionella material , forskargruppen rapporterar att de har syntetiserat nanotrådar gjorda av vanadiumoxid och bly.
Anledningen till att dessa nanotrådar är så speciella är att de utför ett sällsynt trick:När de utsätts för en applicerad spänning nära rumstemperatur, trådarna omvandlas från isolatorer som är resistenta mot att transportera elektricitet till metaller som lättare leder elektricitet.
Vid utsatt spänning nära rumstemperatur, dessa nanotrådar omvandlas från elektriska isolatorer till elektriska ledare. Varje tråd är cirka 180 nanometer bred. Bild av Peter Marley, med färg tillagd.
Var och en av dessa två tillstånd - isolator och metall - kan stå för en 0 eller 1 i den binära koden som datorer använder för att koda information, eller för "på" och "av" anger att maskinerna använder för att göra beräkningar.
"Möjligheten att elektriskt växla dessa nanomaterial mellan på och av -läge upprepade gånger och med snabbare hastigheter gör dem användbara för beräkning, "säger studieförfattaren Sambandamurthy Ganapathy, en UB -docenter i fysik.
"Silicon computing -tekniken stöter på några grundläggande vägspärrar, inklusive växlingshastigheter, "tillade Sarbajit Banerjee, en annan medförfattare och en UB-docent i kemi. "Den spänningsinducerade fasövergången i materialet vi skapade ger ett sätt att göra den växeln med en högre hastighet."
Som med andra nanomaterial, hälso- och miljöpåverkan av nanotrådarna måste undersökas innan de används i stor utsträckning, särskilt eftersom de innehåller bly, Banerjee varnade.
Banerjee och Ganapathy övervakade studien, som dök upp online den 17 augusti i tidskriften Advanced Functional Materials. UB kemi doktorand Peter Marley var huvudförfattare. Andra bidragsgivare inkluderar Peihong Zhang, UB -docent i fysik, och studenter från Ganapathys forskargrupp.
En spännande egenskap hos materialet de syntetiserade är att det bara uppvisar värdefulla elektriska egenskaper i nano-form. Det beror på att nanomaterial ofta har färre defekter än sina skrymmande motsvarigheter, Banerjee och Marley förklarade.
För nanotrådar av blyvanadinoxid, trådarnas särpräglade struktur är avgörande för deras förmåga att byta från en isolator till en metall.
Specifikt, i isoleringsfasen, ledningens position i nanotrådarnas kristallina struktur får pooler av elektroner att samlas på anvisade platser. Vid applicering av en spänning, dessa pooler går ihop, låta elektricitet flöda fritt genom dem alla och förvandla materialet till en metall.
"När material odlas i bulk, det finns många defekter i kristallerna, och du ser inte dessa intressanta egenskaper, "Marley sa." Men när du odlar dem på nanoskala, du sitter kvar med ett mer orört material. "
