Het mineraal magnetiet schakelt in één picoseconde – een miljoenste van een miljoenste van een seconde – van isolerende naar geleidende staat. Dat is zo'n tien keer sneller dan grafeen, het veelbelovende nieuwe materiaal dat nu wordt gebruikt wordt voor snelle transistoren in computerchips. Natuurkundigen van de UvA werkten met een internationaal onderzoeksteam aan het magnetietonderzoek, waar ze in het prestigieuze Nature Materials verslag van doen. De gevonden resultaten zijn veelbelovend voor toekomstige toepassingen in supersnelle, krachtige en energiezuinige processors.
Magnetiet is een natuurlijk mineraal, een magnetisch ijzeroxide dat naast snelle schakeling nog diverse nuttige eigenschappen wordt toegedicht.
Om te achterhalen hoe en op wat voor tijdsschaal magnetiets omslag van isolerend naar geleidend precies verloopt, maakten de onderzoekers een soort time-lapse opname terwijl ze een schakeling veroorzaakten. Dat deden ze door het materiaal bloot te stellen aan een krachtige laserpuls van zichtbaar licht, gevolgd door razendsnelle pulsen van röntgenlaserlicht.
Zo konden de natuurkundigen zien hoe verklonken elektronenparen in het ijzer loskomen door de energie in het licht, waarbij de bewegelijke ladingen het mineraal geleidend maken. Bovendien konden ze de tijdsspanne van het proces vaststellen op één picoseconde.
De onderzoekers zijn enthousiast over hun bevindingen. Hoogleraar instrumentele natuurkunde Mark Golden, die meewerkte aan het onderzoek: 'Wij hebben nu ontdekt dat er geen fysieke belemmeringen zijn voor het gebruik van oxides als schakelaar, maar voordat het materiaal in computerchips gebruikt kan worden moeten nog wel wat hordes genomen worden. Ons onderzoek is uitgevoerd bij zo'n 150 graden onder nul en onder invloed van een röntgenlaser, in een high-tech lab van Stanford University. We gaan nu op zoek naar oxides waarbij de schakeling plaatsvindt op kamertemperatuur en onder invloed van een normaal elektrisch stroompje. Uiteindelijk zou dat kunnen leiden tot kleinere, snellere processoren die minder energie verbruiken.'
Magnetiet is een natuurlijk mineraal, een magnetisch ijzeroxide dat naast snelle schakeling nog diverse nuttige eigenschappen wordt toegedicht.
Om te achterhalen hoe en op wat voor tijdsschaal magnetiets omslag van isolerend naar geleidend precies verloopt, maakten de onderzoekers een soort time-lapse opname terwijl ze een schakeling veroorzaakten. Dat deden ze door het materiaal bloot te stellen aan een krachtige laserpuls van zichtbaar licht, gevolgd door razendsnelle pulsen van röntgenlaserlicht.
Zo konden de natuurkundigen zien hoe verklonken elektronenparen in het ijzer loskomen door de energie in het licht, waarbij de bewegelijke ladingen het mineraal geleidend maken. Bovendien konden ze de tijdsspanne van het proces vaststellen op één picoseconde.
De onderzoekers zijn enthousiast over hun bevindingen. Hoogleraar instrumentele natuurkunde Mark Golden, die meewerkte aan het onderzoek: 'Wij hebben nu ontdekt dat er geen fysieke belemmeringen zijn voor het gebruik van oxides als schakelaar, maar voordat het materiaal in computerchips gebruikt kan worden moeten nog wel wat hordes genomen worden. Ons onderzoek is uitgevoerd bij zo'n 150 graden onder nul en onder invloed van een röntgenlaser, in een high-tech lab van Stanford University. We gaan nu op zoek naar oxides waarbij de schakeling plaatsvindt op kamertemperatuur en onder invloed van een normaal elektrisch stroompje. Uiteindelijk zou dat kunnen leiden tot kleinere, snellere processoren die minder energie verbruiken.'
