Phát minh từ quá khứ hồi sinh: đèn điện tử chân không lại có khả năng thay thế các transistor hiện tại

Các nhà nghiên cứu đang “ định nghĩa ” lại thử công nghệ tiên tiến có tuổi đời nhiều thập kỷ, mục tiêu của họ là tạo ra được những thứ thiết bị nhanh hơn và can đảm và mạnh mẽ hơn trong tương lai .
Ví dụ như, một đèn điện tử chân không nhỏ ở mức nano sẽ hoàn toàn có thể đưa vận tốc và hiệu suất cao dòng điện lên trong những đồ điện tử cũng như những tấm pin Mặt Trời lên cực cao .
Từ xưa, bóng đèn điện tử chân không được sử dụng như một thiết bị điện trong máy tính và là một trong những linh phụ kiện điện tử tiên phong vào những năm 1930 và 1940. Dần dần, chúng bị thay thế sửa chữa bởi những transistor được cấu thành từ những những chất bán dẫn. Các transistor kể trên có kích cỡ nhỏ hơn rất nhiều đèn điện tử chân không, và chính chúng đã tạo nên những máy tính, điện thoại thông minh hay những thiết bị điện tử khác của thời đại này .

Transistor.

Nhưng những transistor ấy có những yếu điểm của mình : chúng có một kích cỡ hạn chế và vận tốc cũng hạn chế, ta đang tiến gần hơn tới điểm hạn chế đó với việc tiến gần hơn tới số lượng giới hạn của Định luật Moore .
Nhưng giờ đây, một cánh cửa mới mở ra khi những nhà khoa học tại Đại học San Diego khi những nhà khoa học quay ngược lại quá khứ, quay về “ tái chế ” sáng tạo độc đáo về bóng đèn điện chân không. Lần này, họ làm cho nó trở lên cực kỳ tí hon và đó có lẽ rằng đó chính là công nghệ tiên tiến của tương lai, một tương lai của đồ điện tử hiệu suất cao hơn, một tương lai sán lạn đến từ ý tưởng trong quá khứ .

“Hiển nhiên là nó không thể thay thế TOÀN BỘ các thiết bị mang chất bán dẫn được, nhưng nó có thể là cách tốt nhất để áp dụng vào những ứng dụng đặc biệt, vị dụ như những thiết bị có tần số cao hay những thiết bị yêu cầu nhiều năng lượng”, trưởng ban nghiên cứu và cũng là một kỹ sư điện máy, ông Dan Sevenpiper lạc quan nói.

Bóng đèn điện chân không .
Transistor, không hoài nghi gì, là một trong những ý tưởng quan trọng nhất của thế kỷ 20. Nó là một thiết bị nhỏ hơn và hiệu suất cao hơn, một người kế nghiệp và cũng là một kẻ thay thế sửa chữa tuyệt đối cho bóng đèn điện chân không. Dù vậy, khó khăn vất vả trong việc làm cho transistor nhỏ và hiệu suất cao hơn nữa đang dần trở nên rõ ràng hơn khi nào hết .
Hơn nữa, electron đi qua vật tư bán dẫn của những transistor ( như silicon ) sẽ bị chậm lại khi chúng va chạm với những nguyên tử khác, chưa kể tới việc chất bán dẫn còn có một đặc thù mang tên band gap – nguồn năng lượng vùng cấm, đó là nơi cần một lượng nguồn năng lượng bên ngoài nữa để hoàn toàn có thể khiến những electron hoàn toàn có thể hoạt động .

Hiệu quả của việc sử dụng những bóng đèn điện chân không cỡ nano nằm ở việc chúng hoàn toàn có thể đưa dòng điện chuyển dời qua không khí chứ không phải là truyền qua một vật chất rắn như những transistor hiện này. Việc truyền qua không khí sẽ cho ra tác dụng dòng điện nhanh hơn hẳn .
Với việc giải phóng những electron, để chúng hoàn toàn có thể đưa dòng điện được qua khoảng chừng không thường thì sẽ cần tới một điện áp lớn hoặc một tia laser đủ mạnh. Cả hai điều kiện kèm theo đó đều khó hoàn toàn có thể đạt được ở mức nano và đó chính là thứ đã ngăn ngừa tiến trình tăng trưởng của công nghệ tiên tiến “ cổ đại ” bóng đèn điện chân không .
Để xử lý khúc mắc này, đội ngũ nghiên cứu và điều tra đã tạo ra một lớp đặc biệt quan trọng nữa, một cấu trúc hình nấm làm từ vàng ( siêu lớp điện từ ) và đặt nó trên một lớp silicon dioxide và một lớp silicon .
Khi một dòng điện có điện áp nhỏ ( nhỏ hơn 10 volt ) và một tia laser cường độ yếu được đưa qua siêu lớp điện từ này, nó tạo ra những điểm trung tâm chứa những trường có cường độ điện mạnh, khiến cho cấu trúc này có đủ nguồn năng lượng để khiến những electron vận động và di chuyển .

Trong quy trình thử nghiệm, đội ngũ những nhà nghiên cứu đã tạo ra một hiệu suất dẫn điện cao gấp 10 lần so với bóng đèn điện chân không cũ không có siêu lớp kia .
Hiện tại, họ mới chỉ thử nghiệm thành công xuất sắc chứ chưa thể đưa mạng lưới hệ thống này vận dụng vào một thiết bị được. Nhưng với thành công xuất sắc ngoài sức mong đợi này, ta sẽ hoàn toàn có thể có những siêu lớp khác nữa, có năng lực tăng cường sức mạnh của vô vàn những thiết bị khác .

“Bước tiếp theo, chúng tôi sẽ tìm hiểu xem những thiết bị này có khả năng thu gọn lại được tới đâu và điểm nào sẽ là điểm giới hạn hiệu suất của chúng”, ông Sivenpiper nói.

Source: https://suanha.org
Category : Thợ Điện