(Phys.org)—Weinig moderne materialen hebben de faam van silicium bereikt, een sleutelelement van computerchips en de naamgenoot van Silicon Valley, de thuisbasis van enkele van 's werelds meest vooraanstaande technologiebedrijven.

De volgende generatie computers, echter, is misschien niet zo afhankelijk van silicium.

Onderzoekers van de Universiteit van Buffalo behoren tot de wetenschappers die werken aan het identificeren van materialen die ooit silicium zouden kunnen vervangen om het computergebruik sneller te maken. Hun laatste vondst:een vanadiumoxidebrons waarvan de ongebruikelijke elektrische eigenschappen de snelheid waarmee informatie wordt overgedragen en opgeslagen, kunnen verhogen.

In Geavanceerde functionele materialen , het onderzoeksteam meldt dat ze nanodraden hebben gesynthetiseerd die zijn gemaakt van vanadiumoxide en lood.

De reden dat deze nanodraden zo speciaal zijn, is dat ze een zeldzame truc uitvoeren:wanneer ze worden blootgesteld aan een aangelegde spanning in de buurt van kamertemperatuur, de draden transformeren van isolatoren die bestand zijn tegen het transporteren van elektriciteit naar metalen die gemakkelijker elektriciteit geleiden.

Elk van deze twee toestanden - isolator en metaal - kan staan ​​voor een 0 of 1 in de binaire code die computers gebruiken om informatie te coderen, of voor de "aan" en "uit" staten die de machines gebruiken om berekeningen te maken.

"Het vermogen om deze nanomaterialen herhaaldelijk en met hogere snelheden elektrisch te schakelen tussen de aan- en uitstatus, maakt ze nuttig voor computergebruik, " zei co-auteur Sambandamurthy Ganapathy, een UB universitair hoofddocent natuurkunde.

"Silicon computing-technologie loopt tegen een aantal fundamentele wegversperringen aan, inclusief schakelsnelheden, " voegde Sarbajit Banerjee toe, een andere co-auteur en een universitair hoofddocent scheikunde aan de UB. "De spanningsgeïnduceerde faseovergang in het materiaal dat we hebben gemaakt, biedt een manier om die schakelaar met een hogere snelheid te maken."

Net als bij andere nanomaterialen, de gezondheids- en milieueffecten van de nanodraden zouden moeten worden onderzocht voordat ze wijdverbreid kunnen worden gebruikt, vooral omdat ze lood bevatten, Banerjee waarschuwde.

Banerjee en Ganapathy hielden toezicht op de studie, die op 17 augustus online verscheen in het tijdschrift Advanced Functional Materials. UB scheikunde promovendus Peter Marley was hoofdauteur. Andere bijdragers zijn Peihong Zhang, een UB universitair hoofddocent natuurkunde, en studenten van de onderzoeksgroep van Ganapathy.

Een intrigerend kenmerk van het materiaal dat ze hebben gesynthetiseerd, is dat het alleen waardevolle elektrische eigenschappen vertoont in nanovorm. Dat komt omdat nanomaterialen vaak minder defecten hebben dan hun omvangrijkere tegenhangers, Banerjee en Marley legden het uit.

In het geval van de lood-vanadiumoxide-nanodraden, de kenmerkende structuur van de draden is cruciaal voor hun vermogen om van een isolator naar een metaal over te schakelen.

specifiek, in de isolatiefase, de positie van het lood in de kristallijne structuur van de nanodraden zorgt ervoor dat pools van elektronen zich verzamelen op aangewezen locaties. Bij het aanleggen van een spanning, deze zwembaden komen samen, waardoor elektriciteit vrij door ze allemaal kan stromen en het materiaal in een metaal wordt omgezet.

"Als materialen in bulk worden geteeld, er zijn veel defecten in de kristallen, en je ziet deze interessante eigenschappen niet, "Zei Marley. "Maar als je ze op nanoschaal kweekt, je blijft achter met een meer ongerept materiaal."