Создано наноплазменное устройство, скорость работы которого в 100 раз превышает скорость работы транзисторов - «Наука и технологии»

Исследователи из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) разработали наноустройство, которое работает в 10 раз быстрее, чем самые высокоскоростные современные транзисторы, а по отношению к обычным кремниевым транзисторам, используемым в компьютерных чипах, они демонстрируют 100-кратное преимущество по быстродействию. Это наноустройство способно вырабатывать волны терагерцового диапазона, в которых заключено достаточно большое количество энергии, что открывает перспективы его использования в областях бесконтактного химического анализа, мультиспектральной фото- и видеосъемки, высокоскоростной радиосвязи и т.п.

Устройство состоит из двух металлических пластин, расположенных на удалении 20 нанометров друг от друга. Приложенный к пластинам электрический потенциал создает наноразмерное облако плазмы в промежутке между пластинами и когда значение этого потенциала увеличивается выше определенного порога, мощный поток электронов устремляется от одной пластины к другой. Такое согласованное движение электронов создает импульс, амплитудой от 10 до 100 Вольт, который производит высокочастотные радиоволны.

Таким образом, устройство вырабатывает импульсы, длительность которых исчисляется пикосекундами. При этом, устройство способно работать практически в непрерывном режиме, вырабатывая 50 миллионов импульсов в секунду. Но самым главным является то, что вырабатываемые импульсы являются одновременно и высокочастотными, и высокоэнергетическими, чего очень сложно добиться при помощи любых других методов.

Генератор таких мощных пикосекундных импульсов имеет огромный потенциал для его практического использования в инновационных методах диагностики и лечения различных заболеваний, включая и терапию рака. Терагерцовые радиоволны находятся между микроволновой и инфракрасной частями электромагнитного спектра, их частоты находятся в диапазоне от 1 миллиарда до 30 триллионов колебаний в секунду, они не имеют ионизирующего характера и поэтому совершенно безопасны для человека. Такие волны имеют отличительную особенность - они практически беспрепятственно проникают сквозь бумагу, одежду, древесину и даже строительный бетон.

Наноустройство, разработанное швейцарскими учеными, может быть изготовлено на поверхности кристалла обычного чипа или на поверхности гибкой подложки. Это, в свою очередь, позволит использовать такие устройства, установленные в смартфонах или других переносных приборах, для экологического мониторинга, экспресс-анализа пищевых продуктов и для много другого, что принесет человеку неоценимую пользу.