Ультрабыстрые компьютеры на горизонте

Ультрабыстрые компьютеры на горизонте

Исследование также предпологают, что он будет более трудным, чем мысли сделать высокоэффективные светоизлучающие диоды (СИД) с использованием органических материалов. Подсказка такие выводы светодиодов будет конвертировать не более 25 процентов электроэнергии в свет, а не тепла, в отличие от предыдущих оценок в размере до 63 процентов.

Органические полупроводниковые или "пластик" светодиоды намного дешевле и легче изготовить, чем существующие неорганических светодиодов, используемых в настоящее время дорожные сигналы, некоторые здания освещения и в качестве индикатора огней на компьютеры, телевизоры, сотовые телефоны, DVD проигрыватели, модемы, игровые консоли и другие электроники.

Исследования - опубликованные в Интернете воскресенье, 17 августа в журнале "Природа Материалы - возглавил Кристоф Boehme и Джон Lupton, помощников и ассоциированных профессоров физики, соответственно, в университете штата Юта.

Многообещающие новости о спиновых транзисторов и отрезвляющие новости о органические светодиоды (OLEDs), оба проистекают из эксперимента, которые объединены органических полупроводников и спиновой электроники электроника, или spintronics, который является частью квантовой механики - ветвь физики, описывающей поведение молекул, subatomic атомами и частицами.

"Это первый случай, когда кто проделал действительно фундаментальных, руки-на квантовой механики с органических светодиодов," Lupton говорит. "Это жесткий материал".

Lupton и Boehme провели исследование с докторов исследователь Дане McCamey и четыре университета штата Юта физики аспирантов: Хизер Seipel, Сео-Молодые Пайк, Манфред Уолтер и Ник Борис.

Спина на Spintronics

Атома включает в себя ядро протонов и нейтронов, и оболочку из орбитальных электронов. В дополнение к электрической заряд, некоторые ядра и все электроны имеют собственности, известных как "спин", которая, как частицы собственного момента импульса. Спин электрона в часто описывается как бар магнит, который указывает вверх или вниз.

Компьютеры и электроника другие работы, поскольку отрицательно заряженных электронов, поток и электрический ток. Компьютеризированная информация не будет сокращена транзисторов с бинарным кодом единиц или нулей представляет наличие или отсутствие электронов в полупроводниках.

Исследователи также надеются разработать еще меньше, быстрее компьютеров с помощью электронов, "спина, а также их электрического заряда для хранения и передачи информации; вверх и вниз спинов электронов также может представлять единиц и нулей в области компьютинга.

Lupton говорит о том, что физики уже показали, что спинов могут нести информацию в nonorganic материалов. В 2004 году другой штат Юта физиков сообщила строительство первого органического "спинового клапана" для управления электрическим током.

В новом исследовании, исследователи показали, что информация может быть произведена путем спинов в органических полимеров, а также о том, что спина транзистор, возможно потому, что "мы можем преобразовать спина информации в ток, и манипулировать его и изменить его," говорит Lupton. "Мы манипулировать этой информацией и чтение его снова. Мы обращаемся его и чтение их".

Boehme говорит спина транзисторов и других спиновой электроники можно было сделать возможным намного меньше, компьютерные чипы, и компьютеры, которые порядков быстрее, чем сегодняшняя.

"Даже маленький транзистор, сегодня состоит из сотен тысяч атомов", говорит Boehme. "Конечной целью миниатюризации является внедрение электроники по шкале атомов и электронов."

Пролить свет на органические светодиоды

LED полупроводников с использованием соединения галлия, мышьяка, индия и других неорганических материалов внесли свой путь в дорожные сигналы транспортных средств, тормозные огни и Бытовая техника в последние годы. Некоторые неорганические светодиоды могут конвертировать 47 процентов до 64 процентов поступающей электроэнергии в белый свет, а не отработанного тепла. Но усилия, чтобы заменить лампы накаливания и даже компактные флуоресцентные лампочки, с подсветкой были мешает расходов, превышающей $ 100 за светодиодных ламп накаливания.

Светодиоды из электрически проведения органических материалов, обходятся дешевле и проще в производстве, однако их эффективность долго думали иметь верхний предел в 25 процентов.

2001 Природа бумаги других Университет штата Юта предложила физиков можно было бы внести органические светодиоды, которые переведены 41 процентов до 63 процентов поступающей электроэнергии в легкие. Но новое исследование предполагает, 25 процентов эффективности может быть правильным - по крайней мере, для органических полимеров изучал - чистый MEH-PPV - и, возможно, для других.

"Допинг" органических полупроводников с другими химическими веществами-нибудь может привести к органическому LED эффективность выше 25 процентов, но Boehme сказал он скептически.

Даже если органические светодиоды являются менее эффективными и иметь продолжительность жизни короче, чем неорганические светодиоды, они все еще может быть более экономичным, так как их стоимость настолько значительно меньше, добавляет он.

Boehme говорит органические светодиоды "наиболее перспективными является не освещение, но и для замены ЖК (жидкокристаллический дисплей) технологии в современных телевизоров и компьютерных экранов. Органические светодиоды, будет гораздо дешевле, можно сделать на гибких материалов, имеют более широкого угла просмотра и цветовую гамму и будет более энергетически эффективным, чем плазменными панелями, говорит он.

Flip-переворот изображения на Flopping и Flopping

Светодиоды производят свет, когда входящие негативных и позитивных электрических зарядов - электроны и "дырки" - комбинатом. Спинами каждого электрона-дыра пары могут объединить в четыре квантовых состояний, которые, в свою очередь, можно объединить в две различные способы форму:
"Синглетного," с чистого нуля спина (вверх-вниз минус вниз-вверх).
"Триплета", с чистой одна спина (вверх-вверх, вниз-вниз или вверх-вниз плюс вниз-вверх).

В некоторых органических материалов, singlets испускать свет, когда они гниения, и троек нет. Так что эффективность органических светодиодных зависит от относительной производства singlets и триплетов. Факт, что синглетного является лишь одним из четырех квантовых состояний предполагает максимальную эффективность органических светодиодных может быть 25 процентов - что-то новое исследование поддерживает.

Lupton, Boehme, используемых пластиковых полупроводников привели в виде куска полимерных MEH-PPV размером примерно одна двенадцатая дюймов в длину и одной восьмой дюйма в ширину. Он был установлен на кусок стекла примерно на 2 дюйма долго и одна шестая дюймов в ширину.

Электроды были прикреплены, и аппарат был нанесли удары по микроволновых импульсов для нескольких наносекунд (billionths в секунду) в свою очередь, и привести спинами электронно-дыра пар в светодиод. Электродов также были использованы для измерения силы электрического тока от устройства.

"Подобно тому, как масса на весну, пульс производит колебания спинов [из singlets и триплетов] в органических светодиодов," Lupton говорит. "Это было неожиданным".

2001 исследование показало, что некоторые триплетов случайно, непредсказуемо "теряют память", изменение ориентации спина или "переворот изображения" стать singlets, возможности повышения эффективности органических светодиодных достигать 63 процентов. Новое исследование, однако, столкнулись троек "переворота" в singlets слишком медленно для получения более легкой, Boehme говорит.

Вместо этого, исследование показало, спина электрона квантовые состояния могут ритмично и предсказуемо колебаться или "флоп" между триплетов и singlets и обратно за половину микросекундной (millionths от второго), когда возбужденного по микроволн.

Потому что сочетание электронов и дыр, которые производит легких происходит быстрее, чем о том, что "переворот изображения скорее всего не будет участвовать в производстве легких" из светодиодов, и, таким образом, это будет трудно сделать органических светодиодов с эффективность выше 25 процентов, Lupton говорит.