محققان آلمانی موفق به ابداع ترانزیستورهای جدیدی بر پایه آب شده‌اند که سرعت سوییچینگ بسیار بالایی داشته و می‌توانند آینده پردازش های رایانه‌ای را دگرگون کنند.
محققان موفق به توسعه یک سوییچ بر پایه آب شده‌اند که با سرعتی هزار برابر سریع‌تر از سوییچ‌های مبتنی بر نیمه هادی‌ها رسانا می‌شود. این دسته سوییچ‌ها استفاده فراوانی در کامپیوترها، گوشی های هوشمند و اتصالات بی سیم دارند.
مکانیزم عملکرد این سوییچ‌ها به این صورت است که یک اشعه لیزر قدرتمند و با طول موج بسیار کوتاه آب را در کمتر از یک تریلیونم (کسری با صورت یک و مخرج یک تریلیون) ثانیه به حالت رسانا در می‌آورد. در این شرایط آب تقریبا همانند یک فلز عمل می‌کند.
وظیفه ترانزیستور در یک سیستم چیست؟
ترانزیستورها از مهم‌ترین اجزای تشکیل‌دهنده دستگاه‌های الکترونیکی هستند؛ چرا که قادرند جریان الکتریسیته درون مدار را کنترل کنند و عملا نقش یک سوییچ را ایفا نمایند. به عبارت دیگر، زمانی که یک ترانزیستور به حالت اشباع می‌رسد، جریان، امکان عبور از درون آن را خواهد داشت و برعکس؛ زمانی که ترانزیستور خاموش شده یا از مدار خارج می‌شود، الکتریسیته امکان عبور از درون مدار را ندارد.
سرعت یک ترانزیستور بر اساس مدت زمان مورد نیاز برای تغییر حالت بین وضعیت‌های رسانا و غیررسانا تعیین می‌شود. این زمان به عنوان سرعت سوییچ کردن یا فرکانس سوییچ کردن شناخته می‌شود.
هر چه ترانزیستورهای یک سیستم سریع‌تر بین وضعیت‌های مختلف سوییچ کنند، کامپیوتر سریع‌تر می‌تواند اطلاعات را پردازش کند.
کامپیوترهای مدرن از روش‌های مختلفی برای افزایش سرعت سوییچینگ ترانزیستورها استفاده می‌کنند. یکی از متداول‌ترین روش‌های انجام این کار استفاده از نیمه رساناهای پیشرفته است. با این وجود، به ادعای دکتر کلاودیوس هوبرگ، استاد دانشکده شیمی و بیوشیمی دانشگاه روهر بوخوم، صرفنظر از روش استفاده شده، سوییچ‌ها همچنان در دستیابی به حداکثر سرعت با محدودیت‌هایی روبرو هستند.
با این وجود دانشمندان دانشگاه روهر در آلمان توانسته‌اند با ابداع ترانزیستورهای بر پایه آب به روشی برای دستیابی به سوییچ‌های بدون محدودیت سرعت دست پیدا کنند.
ترانزیستور های فوق سریع بر پایه آب با فرکانس‌های بسیار بالا
برای ساخت این سوییچ‌ها محققین دانشگاه روهر محلولی از سدیم یدید در آب را از طریق نازلی خاص بر روی ورقی نازک با ضخامت تنها چندین میکرون پاشیدند. مسئول این پژوهش، دکتر هوبرگ، این پدیده را به آب‌پاشی گل‌های داخل حیاط به کمک یک شلنگ آب، اما در ابعاد بسیار کوچک‌تر تشبیه کرد.
در گام بعدی، این جت آب در معرض اشعه‌هایی کوتاه، اما بسیار قدرتمند (با طول موج 400 نانومتر) قرار گرفت. این اتفاق باعث تحریک الکترون‌ها و خروج آن‌ها از محلول می‌شود که در نتیجه آن رسانایی افزایش می‌یابد. به دلیل سرعت بسیار بالای اشعه‌های لیزر، آب در این شرایط همانند یک فلز عمل کرده و کاملا رسانا می‌شود.
تمامی فرآیندهای اشاره شده در زمانی کمتر از یک تریلیونم ثانیه اتفاق می‌افتد. در نتیجه این امر، سرعت کامپیوتر در محدوده تراهرتز قرار خواهد گرفت و این سوییچ‌های جدید بر پایه آب را حتی سریع‌تر از سریع‌ترین سوییچ‌های نیمه رسانای کنونی می‌سازد.
مهم‌ترین کاربردی این ترانزیستور های بر پایه آب: پردازش سریع‌تر!
توسعه سوییچ‌های جدید بر پایه آب باعث شده که دانشمندان آینده بسیار روشنی را برای تکنولوژی‌های مبتنی بر این ماده متصور باشند. دستگاه‌های در محدوده عملکردی تراهرتز قطعا به‌زودی باعث افزایش چشمگیر سرعت پردازش در کامپیوترها خواهند شد. از سوی دیگر، تکنولوژی‌های مبتنی بر آب هم در مقایسه با ترانزیستورهای مبتنی بر فلزات کمیاب، بسیار طبیعت‌دوست‌تر هستند و می‌توانند گام بزرگی برای تولید قطعات کامپیوتری با رویکرد حفاظت از محیط زیست به شمار روند.
البته باید در نظر داشت که ترانزیستورهای بر پایه آب در حال حاضر تنها یک ایده مفهومی هستند و تا رسیدن به مرحله تولید انبوه تجاری راه زیادی پیش رو دارند. نتایج تحقیق این دانشمندان آلمانی در مجله APL Photonics چاپ شده است.
منبع :interestingengineering
