Overgangsmetaaldichalcogeniden (TMDC's) hebben optische eigenschappen die kunnen worden gebruikt om computers een miljoen keer sneller te laten werken en informatie een miljoen keer energiezuiniger op te slaan, Dat blijkt uit een onderzoek onder leiding van de Georgia State University.

Computers werken op de tijdschaal van een fractie van een nanoseconde, maar de onderzoekers stellen voor om computers te bouwen op basis van TMDC's, atomair dunne halfgeleiders, zou ze kunnen laten lopen op de femtoseconde tijdschaal, een miljoen keer sneller. Dit zou ook de snelheid van het computergeheugen met een miljoen keer verhogen.

"Er is niets sneller, behalve licht, " zei Dr. Mark Stockman, hoofdauteur van de studie en directeur van het Center for Nano-Optics en een Regents' Professor in de afdeling Natuur- en Sterrenkunde van de staat Georgia. "De enige manier om veel snellere computers te bouwen, is door optica te gebruiken, niet elektronica. Elektronica, die wordt gebruikt door de huidige computers, sneller kan niet, daarom hebben ingenieurs het aantal processors vergroot. We stellen de TMDC's voor om computers een miljoen keer efficiënter te maken. Dit is een fundamenteel andere benadering van informatietechnologie."

De onderzoekers stellen een theorie voor dat TMDC's het potentieel hebben om informatie binnen een paar femtoseconden te verwerken. Een femtoseconde is een miljoenste van een miljardste van een seconde. Een TMDC heeft een hexagonale roosterstructuur die bestaat uit een laag overgangsmetaalatomen ingeklemd tussen twee lagen chalcogeenatomen. Deze zeshoekige structuur helpt bij de snelheid van de computerprocessor en maakt ook een efficiëntere informatieopslag mogelijk. De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordeling B .

De TMDC's hebben een aantal positieve eigenschappen, inclusief stabiel zijn, niet giftig, dun, licht en mechanisch sterk. Voorbeelden zijn onder meer molybdeendisulfide (MOS ₂ ) en wolfraamdiselenide (WSe ₂₎ . TMDC's maken deel uit van een grote familie die 2D-materialen wordt genoemd, die is vernoemd naar hun buitengewone dunheid van een of enkele atomen. In dit onderzoek, de onderzoekers stelden ook de optische eigenschappen van de TMDC's vast, waardoor ze ultrasnel zijn.

In de hexagonale roosterstructuur van TMDC's, elektronen roteren in cirkels in verschillende toestanden, waarbij sommige elektronen naar links draaien en andere naar rechts draaien, afhankelijk van hun positie op de zeshoek. Deze beweging veroorzaakt een nieuw effect dat topologische resonantie wordt genoemd. Een dergelijk effect maakt het mogelijk om te lezen, schrijf of verwerk een beetje informatie in slechts enkele femtoseconden.

Er zijn talloze voorbeelden van TMDC's, dus in de toekomst de onderzoekers willen bepalen welke het beste kan worden gebruikt voor computertechnologie.