EPFL-Forscher erstellen ein Nanogerät 100-mal schneller als Stromtransistoren

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EPFL-Forscher haben ein Gerät entwickelt, das zehnmal schneller arbeitet als die schnellsten Transistoren von heute. Das neue Gerät arbeitet außerdem etwa 100-mal schneller als Transistoren in aktuellen Computern. Das von ihnen entwickelte nanoskalige Gerät ermöglicht die Erzeugung von Terahertz-Hochleistungswellen. Der Wissenschaftler sagt, dass diese Wellen notorisch schwer zu erzeugen sind. Da die Wellen sehr schwer zu erzeugen sind, sind sie für eine Reihe von Anwendungen vielversprechend, einschließlich Bildgebung oder Erfassung und drahtlose Hochgeschwindigkeitskommunikation.

Die Forscher sagen auch, dass der Hochleistungs-Pikosekundenbetrieb des Geräts für fortschrittliche medizinische Behandlungstechniken, einschließlich Krebstherapie, vielversprechend ist. Terahertz-Wellen befinden sich im elektromagnetischen Spektrum zwischen Mikrowellen und Infrarotstrahlung und schwingen mit Frequenzen zwischen 1 Milliarde und 30 Billionen Zyklen pro Sekunde. Terahertz-Wellen sind wegen einiger ihrer charakteristischen Eigenschaften gefragt, einschließlich der Fähigkeit, Papier, Kleidung, Holz und Wände zu durchdringen.

Die Wellen können auch ihre Verschmutzung erkennen und Daten übertragen, wodurch möglicherweise die Tür für eine schnellere drahtlose Kommunikation geöffnet wird. Diese Wellen sind auch nicht ionisierend und stellen kein Risiko für die menschliche Gesundheit dar. Die von den Wissenschaftlern entwickelte Technologie kann auf einem Chip oder einem flexiblen Medium montiert und eines Tages in Smartphones oder anderen Handheld-Geräten installiert werden. Die beschriebenen Geräte sind kompakt und kostengünstig und können in kürzester Zeit Wellen mit hoher Intensität aus einer winzigen Quelle erzeugen.

Es erzeugt einen „Funken“ der Spannungsspitzen von 10 V bis 100 V im Bereich einer Pikosekunde. Das Gerät kann diesen Funken nahezu kontinuierlich erzeugen, indem es bis zu 50 Millionen Signale pro Sekunde zulässt. Die Konstruktion umfasst ein Paar Metallplatten, die einen Abstand von bis zu 20 Nanometern haben. Durch Anlegen eines Spannungselektronenstoßes an eine der Platten, die ein Nanoplasma bilden.

Sobald die Spannung einen bestimmten Schwellenwert erreicht, werden Elektronen fast sofort an die zweite Platte emittiert. Die schnelle Bewegung erzeugt einen hochintensiven Impuls, der die hochfrequenten Wellen erzeugt. Das Gerät kann sowohl energiereiche als auch hochfrequente Impulse erzeugen. Die Wissenschaftler sagen, dass es normalerweise unmöglich ist, für beide Variablen hohe Werte zu erreichen.

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