بهره گیری از مرز آشوب برای میکروچیپ های کارآمد

محققان روشی تازه پیدا کرده‌اند که چگونه می‌توانند از "مرز آشوب" استفاده کنند تا چیپ‌های الکترونیکی از افت سیگنال جلوگیری کنند و به این ترتیب، چیپ‌ها ساده‌تر و کارآمدتر شوند.

تحول در طراحی چیپ با استفاده از مرز آشوب

بدن ما هنگام ضربه‌خوردن، سیگنال‌های درد را از طریق چندین متر از آکسون‌ها به مغز می‌فرستد. این آکسون‌ها روی اصلی به نام “مرز آشوب” یا پایداری نیمه‌پایدار عمل می‌کنند که باعث انتقال سریع و دقیق اطلاعات می‌شود.

این تحقیق نشان می‌دهد که چگونه می‌توان مرز آشوب را در یک سیستم مصنوعی به کار برد تا برق را از مواد غیرآلی عبور داد. جالب‌تر این‌که یک سیم فلزی که بر روی ماده‌ای در مرز آشوب قرار دارد، نه تنها قادر است برق را منتقل کند، بلکه به تقویت سیگنال نیز می‌پردازد. این روش در برابر افت مقاومتی که معمولاً در فلزات رخ می‌دهد و سیگنال را کاهش می‌دهد، مقاومت می‌کند.

پیشرفت در انتقال سیگنال در الکترونیک

در مدارهای الکترونیکی مدرن، قطعات و سیم‌های زیادی به کار رفته که معمولاً افت سیگنال مقاومت‌دار زیادی دارند. اخیراً با این روش جدید، نیاز به تقویت‌کننده‌ها، که سیگنال‌های ضعیف شده را تقویت و انتقال می‌دهند، حذف شده است.

بهره‌گیری از مرز آشوب نیمه‌پایدار برای الکترونیک کارآمد

محققان با استفاده از لانتانیم کوبالتیت (LaCoO3) توانستند مرز آشوب نیمه‌پایدار را جدا کرده و مقاومت منفی و تقویت سیگنال را بدون نیاز به تقویت‌کننده‌های جداگانه در یک خط انتقال فلزی ایجاد کنند. این تکنیک در دما و فشار عادی انجام شده و با استفاده از نقشه‌برداری دمایی، نشان داده شده که انرژی مصرفی به جای هدر رفتن به عنوان گرما، بخشی از آن برای تقویت سیگنال استفاده می‌شود.

منابع: “انتقال فعال سیگنال مانند آکسون” توسط تیموتی دی. براون و همکارانش منتشر شده در ۱۱ سپتامبر ۲۰۲۴ در مجله Nature

حمایت اصلی این کار از سوی مرکز مواد الکترونیکی با قابلیت تغییر الهام‌گرفته از دینامیک نورونی غیرخطی بوده که توسط دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده تأمین اعتبار شده است. برنامه پژوهش و توسعه در آزمایشگاه‌های ملی سندیا نیز پشتیبانی داخلی از این مرکز داشته‌است.