“Квантовая лавина” – явление, которое может произвести революцию в микроэлектронике и суперкомпьютерах
Новое исследование раскрывает тайну перехода между изолятором и металлом
Исследование изучало переходы между изолятором и металлом, выявляя несоответствия в традиционной формуле Ландау-Зенера и предлагая новое понимание резистивной коммутации. Используя компьютерное моделирование, исследование высвечивает задействованную квантовую механику и предполагает, что электронное и тепловое переключение могут возникать одновременно, что потенциально может найти применение в микроэлектронике и нейроморфных вычислениях.
Рассматривая только их субатомные частицы, большинство материалов можно отнести к одной из двух категорий.
Металлы, такие как медь и железо, обладают свободными электронами, которые позволяют им проводить электричество, в то время как изоляторы, такие как стекло и резина, удерживают свои электроны плотно связанными и, следовательно, не проводят электричество.
Изоляторы могут превращаться в металлы при воздействии интенсивного электрического поля, открывая заманчивые возможности для микроэлектроники и суперкомпьютеров, но физика, стоящая за этим явлением, называется резистивным переключением.
Исследование изучало переходы между изолятором и металлом, выявляя несоответствия в традиционной формуле Ландау-Зенера и предлагая новое понимание резистивной коммутации. Используя компьютерное моделирование, исследование высвечивает задействованную квантовую механику и предполагает, что электронное и тепловое переключение могут возникать одновременно, что потенциально может найти применение в микроэлектронике и нейроморфных вычислениях.
Рассматривая только их субатомные частицы, большинство материалов можно отнести к одной из двух категорий.
Металлы, такие как медь и железо, обладают свободными электронами, которые позволяют им проводить электричество, в то время как изоляторы, такие как стекло и резина, удерживают свои электроны плотно связанными и, следовательно, не проводят электричество.
Изоляторы могут превращаться в металлы при воздействии интенсивного электрического поля, открывая заманчивые возможности для микроэлектроники и суперкомпьютеров, но физика, стоящая за этим явлением, называется резистивным переключением.
По словам Хана, разница между металлами и изоляторами заключается в принципах квантовой механики, которые диктуют, что электроны являются квантовыми частицами и их энергетические уровни находятся в полосах с запрещенными промежутками.
С 1930-х годов формула Ландау-Зенера служила основой для определения величины электрического поля, необходимого для перемещения электронов изолятора из нижних полос в верхние. Но эксперименты, проведенные за прошедшие десятилетия, показали, что материалы требуют гораздо меньшего электрического поля — примерно в 1000 раз меньшего, чем рассчитано по формуле Ландау—Зенера.
“Итак, существует огромное расхождение, и нам нужна более совершенная теория”, - говорит Хан.
Устранение расхождений
Чтобы решить эту проблему, Хан решил рассмотреть другой вопрос: что происходит, когда электроны, уже находящиеся в верхней зоне изолятора, выталкиваются?
Хан провел компьютерное моделирование резистивного переключения, которое учитывало присутствие электронов в верхней полосе частот. Это показало, что относительно небольшое электрическое поле может
С 1930-х годов формула Ландау-Зенера служила основой для определения величины электрического поля, необходимого для перемещения электронов изолятора из нижних полос в верхние. Но эксперименты, проведенные за прошедшие десятилетия, показали, что материалы требуют гораздо меньшего электрического поля — примерно в 1000 раз меньшего, чем рассчитано по формуле Ландау—Зенера.
“Итак, существует огромное расхождение, и нам нужна более совершенная теория”, - говорит Хан.
Устранение расхождений
Чтобы решить эту проблему, Хан решил рассмотреть другой вопрос: что происходит, когда электроны, уже находящиеся в верхней зоне изолятора, выталкиваются?
Хан провел компьютерное моделирование резистивного переключения, которое учитывало присутствие электронов в верхней полосе частот. Это показало, что относительно небольшое электрическое поле может
