Elektronika nové generace se nejčastěji spojuje s ovládáním fotonů nebo, pokud zůstaneme u elektronů, pak spinu. V této souvislosti se zmiňují např. magnony nebo skyrmiony, tedy vlny překlápějící spiny, respektive podobně se chovají do sebe uzavřené smyčky („víry“). Výhodou spinu je, že s ním lze manipulovat prostřednictvím kvazičástic, tedy bez toho, abychom přímo přesouvali hmotu/elektrický náboj. Přenos informace by díky tomu mohl být rychlejší, hustota ukládání dat vyšší a spotřeba energie/uvolňované teplo téměř nulové. Nicméně příslušné technologie jsou teprve ve svých počátcích a jednotlivé, takto fungující prvky bude v první fázi asi celkem obtížně integrovat do klasické stavebnice z polovodičů.
Viz také:
IT a věda v roce 2019
Magnony prý mohou přinést další generaci spintroniky
Vědci z Northeastern University v Bostonu nyní přišli s novým stavem hmoty, který by se rovněž mohl stát základem budoucí elektroniky, přitom stále založené na náboji elektronů. Základem nové studie jsou dvojdimenzionální materiály typu grafenu. Zkoumáním interakcí mezi více vrstvami 2D materiálů se speciálně zabývá twistronika.
Výzkumníci zkoumali dichalkogenidy přechodných kovů (látky typu MS2, běžně používané a v poslední době zkoumané hlavně právě ve 2D podobě) selenid bismutitý (Bi2S3). Když se tyto dvě vrstvy položily na sebe, nejdřív to vypadalo, že došlo k chybě, protože analytické techniky (různé typy mikroskopie, analýzy pomocí záření apod.) ukazovaly na přítomnost tří vrstev. Ukázalo se však, že mezi oběma 2D materiály se vytvořila nová, téměř samostatná mezivrtsva z elektronů, které zde vytvořily pravidelný vzor představující krystalovou mřížku. Dalo by se říct, že obě vrstvy část svých elektronů takto sdílely, podobný jev ale dosud nebyl nikdy zaznamenán – když nic jiného, záporně nabité elektrony se od sebe elektricky odpuzují. Náznaky podobných jevů byly dříve pozorovány blízko absolutní nuly, nyní ale podle studie publikované v časopisu Nanoscale vše navíc probíhalo při běžných teplotách. Dále se ukázalo, že při otáčení dvou vrstev 2D materiálů vůči sobě (viz podobné triky s grafenem: 2D materiály: Ladění výroby a magický úhel) se mění i podoba elektronové mezivrstvy.
Autoři výzkumu Arun Bansil, Swastik Kar, Zachariah Hennighausen a Chistopher Lane dále uvádějí, že na rozdíl od běžné situace elektrony nekmitají kolem kladně nabitých jader nad a pod mezivrstvou. Mezi oběma vrstvami zřejmě vznikla potenciálová jáma, tedy oblast s minimem energie, která částice drží, mechanismus vzniku těchto jam ale neznáme. Vzor vytvářený elektrony bude záviset kromě otáčení vrstev vůči sobě i na tom, jaké 2D materiály použijeme (základní jednotky uspořádání atomů v různých 2D materiálech se liší, nejznámější grafen má šestiúhelníkový vzor), což dává rozsáhlý prostor k ladění vlastností na míru.
Autoři výzkumu každopádně uvádějí, že elektronové vzory v mezivrstvách by se mohly uplatnit pro ukládání dat i jako senzory či jiné detekční systémy.
V nedávné době se podařilo (tisková zpráva University of Pittsburgh) vytvořit také balíčky 2-5 elektronů, které se pak pohybují jako celek – a to ačkoliv se opět elektricky odpuzují. Má jít vlastně o jedinou částici, která se chová jako kolona aut. V důsledku toho výrazně klesá odpor a generované teplo, i když materiál nevykazuje klasickou supravodivost. Rovněž tyto balíčky elektronů autoři výzkumu označují za nový stav hmoty. Pokud se prováže, že elektrony jsou v tomto stavu kvantově provázány (entanglement), mohl by se tento jev uplatnit i v kvantových počítačích. Studie o této tzv. balistické vodivosti byla publikována v Science.
Zdroj: Northeastern University/Phys.org a další