Kapalinový spínač. Kredit: Adrian Buchmann / RUB.

Voda je něco, co by obvykle mělo být od elektronického obvodu co nejdál. Ale pokrok nelze zastavit. Tým odborníků německé Ruhr-Universität Bochum (RUB), který vedl Fabio Novelli, vytvořil úplně nový koncept kapalinových elektronických spínačů, který je založený na vodě, přesněji řečeno na vodném roztoku jodidu sodného. Takový spínač je extrémně rychlý, mnohem rychlejší než soudobé spínače z polovodičových materiálů.

Fabio Novelli. Kredit: F. Novelli.

Klíčovou komponentou dnešních elektronických systémů jsou tranzistory, založené na polovodičových materiálech. V zásadě zpracovávají data tak, že přepínají mezi vodivým a nevodivým stavem, tedy mezi nulou a jedničkou.

Rychlost těchto přepínání, společně s počtem tranzistorů na čipu, představuje zásadní faktor ovlivňující rychlost počítače.

Logo. Kredit: Ruhr-Universität Bochum.

Tým RUB postavil nový typ obvodu, který přepíná mnohem rychleji, než používané polovodičové materiály.

Stěžejní ingrediencí je voda, a to voda slaná, díky rozpuštěnému jodidu sodnému. Tato kapalina prochází speciální tryskou, která vytváří plochý proud, jehož tloušťka je pouhých pár mikronů.

Další klíčovou součástí je výkonný laser, který pálí pulzy do tryskajícího roztoku jodidu sodného. Zásah laserovým pulzem vyrazí elektrony z iontů v roztoku a podstatně tím zvýší jeho vodivost. Ve hře je ještě jeden laser, který odečítá, v jakém stavu roztok je, zda ve vodivém či nevodivém. Tím vznikají stavy tranzistoru „zapnuto“ a „vypnuto.“

Laserové pulzy jsou velice rychlé. V důsledku toho lze kapalinový spínač přepnout v rámci pikosekund. S takto rychlými přepínači by bylo možné postavit počítač, který by pracoval na terahertzové frekvenci. O tom si dnešní polovodiče mohou tak leda nechat zdát.

Zatím je samozřejmě nutné stát nohama na zemi. Jde o teoretický koncept, u něhož není moc jasné, jak a zda vůbec ho lze využít pro konstrukci čipu. Je to ale každopádně pozoruhodný nápad, který by neměl uniknout pozornosti nanoinženýrů.

Literatura

New Atlas 14. 12. 2022.

APL Photonics 7: 121302.