Een team van natuurkundigen onder leiding van Rutgers heeft een manier aangetoond om elektriciteit tussen transistoren te geleiden zonder energieverlies. de deur openen naar elektronica met een laag vermogen en, mogelijk, quantum computing die veel sneller zou zijn dan de computers van vandaag.

Hun bevindingen, waarbij een speciale mix van materialen met magnetische en isolerende eigenschappen werd gebruikt, worden online gepubliceerd in Natuurfysica .

"Dit materiaal, hoewel het veel verdund is in termen van magnetische eigenschappen, kan zich nog steeds gedragen als een magneet en geleidt elektriciteit bij lage temperatuur zonder energieverlies, " zei Weida Wu, senior auteur van de studie en universitair hoofddocent bij de afdeling Natuur- en Sterrenkunde aan de Rutgers University-New Brunswick. "In principe althans als je het op een hogere temperatuur kunt laten werken, je kunt het gebruiken voor elektronische verbindingen binnen siliciumchips die in computers en andere apparaten worden gebruikt."

Studie co-auteurs in China combineerden chroom en vanadium als magnetische elementen met een isolator bestaande uit bismut, antimoon en telluur. Wanneer elektronen in dit speciale materiaal in één richting zijn uitgelijnd - zoals een kompasnaald die naar het noorden wijst - kan een elektrische stroom slechts in één richting langs de randen stromen, leidt tot nul energieverlies. Dat betekent dat elektriciteit met maximale efficiëntie kan worden geleid tussen transistors in siliciumchips die worden gebruikt in computers en andere elektronica.

Huidige siliciumchips gebruiken voornamelijk metaal voor elektrische verbindingen in transistors, maar dat leidt tot aanzienlijk energieverlies, zei Wu.

De wetenschappers demonstreerden de uniforme uitlijning van draaiende elektronen in de speciale magnetische isolator - de kwantum afwijkende Hall-isolator. Het geleidt elektriciteit zonder energieverlies wanneer de temperatuur dicht bij het absolute nulpunt ligt:​​min 459,67 graden Fahrenheit. Volgende stappen zijn onder meer het demonstreren van het fenomeen bij een veel hogere en meer praktische temperatuur voor elektronica, samen met het bouwen van een platform voor quantum computing.

De studie werd geleid door Wenbo Wang, een doctoraalstudent natuurkunde aan de Rutgers' School of Graduate Studies. Co-auteurs zijn onder meer wetenschappers van de Tsinghua University en het Collaborative Innovation Center of Quantum Matter, zowel in Peking, China.