Ingenjörer från University of Utah och University of Minnesota har upptäckt att gränssnitt mellan två specifika oxidbaserade material gör dem mycket ledande, en välsignelse för framtida elektronik som kan resultera i mycket mer energieffektiva bärbara datorer, elbilar och hushållsapparater som inte heller behöver krångliga strömförsörjningar.

Deras resultat publicerades denna månad i den vetenskapliga tidskriften, APL-material .

Teamet ledd av University of Utah biträdande professor i el- och datorteknik Berardi Sensale-Rodriguez och University of Minnesota biträdande professor i kemiteknik och materialvetenskap Bharat Jalan avslöjade att när två oxidföreningar - strontiumtitanat (STO) och neodymtitanat (NTO) - interagerar med varandra, bindningarna mellan atomerna är ordnade på ett sätt som producerar många fria elektroner, partiklarna som kan bära elektrisk ström. STO och NTO är i sig kända som isolatorer - material som glas - som inte är ledande alls.

Men när de gränsar, mängden elektroner som produceras är hundra gånger större än vad som är möjligt i halvledare. "Det är också ungefär fem gånger mer ledande än kisel [det material som används mest inom elektronik], " säger Sensale-Rodriguez.

Denna innovation kan förbättra krafttransistorer - enheter inom elektronik som reglerar den elektriska strömmen - genom att göra strömförsörjningar mycket effektivare för artiklar som sträcker sig från tv -apparater och kylskåp till handhållna enheter, Sensale-Rodriguez säger. I dag, Elektroniktillverkare använder ett material som kallas galliumnitrid för transistorer i nätaggregat och annan elektronik som bär stora elektriska strömmar. Men det materialet har utforskats och optimerats i många år och kan troligen inte göras mer effektivt. I denna upptäckt som gjorts av teamet i Utah och Minnesota, gränssnittet mellan STO och NTO kan vara minst lika ledande som galliumnitrid och kommer sannolikt att vara mycket mer i framtiden.

"När jag ser på framtiden, Jag ser att vi kanske kan förbättra ledningsförmågan med en storleksordning genom att optimera materialtillväxten, " säger Jalan. "Vi ger möjligheten till hög effekt, elektronik med låg energioxid närmare verkligheten. "

Krafttransistorer som använder denna kombination av material kan leda till mindre enheter och apparater eftersom deras strömförsörjning skulle vara mer energieffektiv. Bärbara datorer, till exempel, kan släppa de skrymmande externa strömförsörjningarna - de stora svarta lådorna som är anslutna till nätsladden - till förmån för mindre förbrukningsmaterial som istället byggs inuti datorn. Stora apparater som förbrukar mycket elektricitet som luftkonditionering skulle kunna vara mer energieffektiva. Och eftersom det slösas mindre energi (slöseri med el försvinner vanligtvis till värme), dessa enheter kommer inte att köra lika heta som tidigare, säger Sensale-Rodriguez. Han tror också att om mer elektronik använder dessa material för transistorer, kollektivt kan det spara betydande mängder el för landet.

"Det är i grunden en annan väg mot kraftelektronik, och resultaten är väldigt spännande", säger han. "Men vi behöver fortfarande göra mer forskning."