ترانزستور نانوي مبتكر قد يحدث ثورة في الإلكترونيات

طور الباحثون نوعًا جديدًا من الترانزستورات Transistors ويرون أنه قد “يغير عالم الإلكترونيات” في غضون العقدين المقبلين.

صُنِع الترانزستور الجديد باستخدام مادة رقيقة للغاية جرى إنشاؤها من طبقات تراكمية ومتوازية من مادة نيتريد البورون، مركب كيميائي من البورون والنتروجين. ويفيد الباحثون أن هذه المادة تملك القدرة على التحول من الشحنات الكهربائية الموجبة إلى السالبة، والعكس بالعكس، في ما لا يتجاوز نانو ثانية، أي جزء من المليار من الثانية، وتتحمل أكثر من 100 مليار دورة دون التآكل.

وبالتالي، إن تلك الخصائص تجعلها مثالية للأجهزة الإلكترونية العالية السرعة الموفرة للطاقة، وكذلك لأدوات تخزين الذاكرة الرقمية. نظرًا لأن نيتريد البورون رقيق للغاية، فإن الترانزستورات المصنوعة من هذه المادة سيكون لها متطلبات طاقة منخفضة بشكل ملحوظ.

في بيان تفصيلي، أورد الباحثون أن خصائص المادة التي صُنِع منها هذا الترانزستور المبتكر “تلبي بالفعل معايير الصناعة أو تتجاوزها” مقارنة بالمواد المستخدمة في تلك الصناعة حاضراً. ونشروا نتائجهم أخيراً في مجلة “ساينس”.

يمكن لنتريد البورون الانتقال بالتبادل بين الشحنات الكهربائية الموجبة والسالبة في أجزاء من المليار من الثانية بفضل خصائصه الكهروضوئية. في المادة الجديدة، وبأثر من هذا التبادل الاستقطابي، تحدث عملية جمع وحصر للاهتزازات الخاصة بالموجات الكهرومغناطيسية والضوئية في مجال واحد، بسبب حركة انزلاق فريدة لطبقات المادة تحدث حينما تتعرض لتيار كهربائي. عندما تنزلق طبقات نترات البورون فوق بعضها البعض، تتغير مواضع ذرات البورون والنيتروجين، مما يتسبب في تبدّل الشحنات الكهربائية.

شبه الباحثون العملية بـ”أن تضغط يديك معًا ثم تحرّك إحداهما فوق الأخرى قليلاً”. وهذا يغير من الخصائص الإلكترونية للمادة دون تآكلها، على عكس ذاكرة الفلاش المصنوعة من مواد تقليدية.

وفي البيان نفسه، أورد ريموند أشوري، المؤلف المشارك في الدراسة وأستاذ الفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، أنه “في كل مرة تكتب فيها وتمحو ذاكرة فلاش، تتعرض لبعض التدهور وبمرور الوقت تتآكل”.

وتابع أشوري: “حينما أفكر في حياتي المهنية بالكامل في الفيزياء، فهذا هو العمل الذي أعتقد أنه بعد 10 إلى 20 عامًا من الآن يمكن أن يغير العالم”.

على الرغم من كل هذه الوعود، اعترف الباحثون بأنهم واجهوا تحديات في إدخال المواد الكهروضوئية الجديدة إلى مجال الإنتاج الموسّع. ولاحظوا أن المادة المبتكرة “صعبة وغير مواتية للتصنيع الضخم”. وبالتالي، يعمل الباحثون الآن على معالجة هذه المشكلة.