บาคาร่าเว็บตรง การประหยัดพลังงาน: ความประทับใจของศิลปินเกี่ยวกับวัสดุประตูที่มีความจุติดลบ นักวิจัยได้ออกแบบทรานซิสเตอร์ที่ต้องการแรงดันเกตที่ต่ำกว่าการออกแบบทั่วไปประมาณ 30% โดยใช้ประโยชน์จากเอฟเฟกต์แปลก ๆ ที่เรียกว่าประจุลบ นำโดยSayeef Salahuddinจาก University of California, Berkeley ทีมงานได้ออกแบบโครงสร้าง heterostructure superlattice ultrathin
ที่บางเฉียบซึ่งประกอบด้วยชั้นของวัสดุ
เฟอร์โรอิเล็กทริกและวัสดุต้าน เฟอโรอิเล็กทริกสลับกัน ทีมงานกล่าวว่า superlattice ของมันสามารถรวมเข้ากับการออกแบบทรานซิสเตอร์ที่มีอยู่ได้อย่างง่ายดาย ลดความต้องการพลังงานของพวกเขา
ในขณะที่คอมพิวเตอร์สมัยใหม่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเรื่อย ๆ พลังงานที่ใช้ก็เพิ่มขึ้นโดยที่ดูเหมือนจะไม่มีที่สิ้นสุด การชะลอตัวของแนวโน้มนี้จะต้องมีการเปลี่ยนแปลงขั้นพื้นฐานในการออกแบบทรานซิสเตอร์แบบเดิม
ทรานซิสเตอร์ภาคสนามของเมทัลออกไซด์-เซมิคอนดักเตอร์ (MOSFET) มีอยู่ทั่วไปในคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ประกอบด้วยช่องซิลิกอนเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งกระแสสามารถไหลระหว่างอิเล็กโทรดสองขั้วได้ กระแสไหลผ่านอิเล็กโทรดที่สามที่เรียกว่าเกท ซึ่งแยกออกจากช่องเซมิคอนดักเตอร์ด้วยชั้นออกไซด์ที่เป็นฉนวน อิเล็กโทรดของเกททำหน้าที่เหมือนตัวเก็บประจุแผ่นเดียว และโดยการปรับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับเกต ทำให้คุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของซิลิกอนสามารถปรับเปลี่ยนได้ ผลที่ได้คือกระแสที่ไหลผ่านช่องสัญญาณสามารถเปิดปิดได้
ผลตรงข้าม ในการศึกษาของพวกเขา
ทีมของ Salahuddin พยายามปรับปรุงการออกแบบนี้โดยใช้ประโยชน์จากความจุเชิงลบ นี่เป็นผลกระทบที่ Salahuddin ทำนายไว้ครั้งแรกในปี 2008 และทดลองในปี 2011 ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวเก็บประจุส่งผลให้มีประจุที่เก็บไว้ในอุปกรณ์เพิ่มขึ้น ซึ่งตรงกันข้ามกับสิ่งที่เกิดขึ้นในตัวเก็บประจุแบบธรรมดา
ความจุเชิงลบเกิดขึ้นในวัสดุที่เป็นเฟอร์โรอิเล็กทริก ซึ่งสามารถปรับโพลาไรซ์ไฟฟ้าได้เองโดยใช้สนามไฟฟ้าภายนอก ในการสร้างประจุไฟฟ้าเชิงลบ วัสดุฉนวนที่เป็นฉนวนจะถูกจับคู่กับวัสดุที่เป็นเฟอร์โรอิเล็กทริก ซึ่งจะช่วยขยายปริมาณประจุที่สะสมในวัสดุเฟอร์โรอิเล็กทริกที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดอย่างมีนัยสำคัญ
Salahuddin และเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นถึงผลกระทบในวัสดุ superlattice แบบใหม่ที่บางเฉียบ ประกอบด้วยชั้นสลับหนาอะตอมของวัสดุไดอิเล็กตริกอย่างแรง วัสดุเฟอร์โรอิเล็กทริก ฮาฟเนียมไดออกไซด์ และเซอร์โคเนียมไดออกไซด์ที่เป็นสารประกอบต้านเฟอโรอิเล็กทริก ซึ่งแสดงโพลาไรเซชันที่เกิดขึ้นเองเป็นศูนย์
การจับคู่ประสิทธิภาพ เพื่อทดสอบความสามารถของวัสดุ นักวิจัยได้วางฟิล์ม superlattice หนาเพียง 2 นาโนเมตรไว้บนชั้นกระจกบางๆ โดยแยกออกจากชั้นซิลิกอน ในผลลัพธ์ของ MOSFET ทีมงานพบว่าแรงดันเกตสามารถลดลงได้ประมาณ 30% ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานของอุปกรณ์ อุปกรณ์ที่ได้นั้นสามารถจับคู่กับประสิทธิภาพของการออกแบบทรานซิสเตอร์ที่มีอยู่ได้
ความจุเชิงลบปรากฏในวัสดุที่เป็นเฟอร์โรอิเล็กทริก
เนื่องจากแฮฟเนียมไดออกไซด์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายร่วมกับซิลิกอนไดออกไซด์เพื่อสร้างชั้นฉนวนใน MOSFET การออกแบบนี้จึงเข้ากันได้ดีกับกระบวนการผลิตที่มีอยู่ ด้วยเหตุนี้ Salahuddin และเพื่อนร่วมงานจึงหวังว่าวัสดุของพวกเขาจะสามารถลดปริมาณพลังงานที่คอมพิวเตอร์สมัยใหม่ใช้ไปลงได้อย่างมาก โดยไม่ลดความเร็ว ประสิทธิภาพ หรือขนาดที่เล็กลง
เพื่อแก้ปัญหานี้ นักวิจัยจึงหันไปใช้กล้องจุลทรรศน์เรืองแสงที่มีความละเอียดสูง ซึ่งจะทำให้โครงสร้างเหล่านี้มีโฟกัสที่คมชัดยิ่งขึ้น ทำให้สามารถถ่ายภาพวัตถุที่มีขนาดเล็กถึง 10 นาโนเมตรได้ ซึ่งต่ำกว่าขีดจำกัดการเลี้ยวเบนของแสงอย่างมาก การใช้เทคนิคนี้ Moerner, Qi และเพื่อนร่วมงานรายงานว่าพวกเขาสังเกตเห็น “กาแลคซีที่น่าทึ่ง” ของโครงสร้าง ซึ่งรวมถึง “ท้องฟ้า” ที่มืดมิดของกระจุกสีม่วงแดงสว่างที่ไม่ทับซ้อนกันและดาวสีเขียว
การสังเกตครั้งใหม่นี้แตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับภาพที่ได้จากการใช้กล้องจุลทรรศน์คอนโฟคอล ซึ่งแสดงให้เห็นเมฆสีขาวที่พร่ามัว นอกเหนือไปจากจุดสีเขียวและสีม่วงแดง ซึ่งบ่งชี้ว่า dsRNA และ gRNA อาจอยู่ในพื้นที่เดียวกันในเซลล์และอาจถึงขั้นห่อหุ้มไว้ด้วยกัน ภาพจากเทคนิคการเรืองแสงที่มีความละเอียดสูงหลายสีที่ซับซ้อนมากขึ้นขัดแย้งกับสมมติฐานนี้ เผยให้เห็นว่า RNA ประเภทต่างๆ ถูกแยกออกจากกันทางกายภาพในเซลล์
ศูนย์จัดเก็บ dsRNA ชั่วคราว การทดลองเพิ่มเติมยืนยันว่าการจำลองแบบของไวรัสเกิดขึ้นในส่วนหนึ่งของเซลล์ที่เรียกว่าเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม ซึ่งเป็นสิ่งที่นักวิจัยรู้อยู่แล้ว และ gRNA ก่อตัวขึ้นแล้ว “แตกหน่อ” เข้าไปในเซลล์เพื่อบรรจุลงในไวรัสที่ก่อตัวเต็มที่ อย่างไรก็ตาม ตรงกันข้ามกับการศึกษาก่อนหน้านี้ Moerner, Qi และเพื่อนร่วมงานตั้งข้อสังเกตว่าเช่นเดียวกับการอยู่ในเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม dsRNA ยังพบในทรงกลมขนาดใหญ่ที่มีขนาดได้ถึง 450 นาโนเมตร ทรงกลมเหล่านี้ไม่มี gRNA
กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง – เล็กแค่ไหน? นักวิจัยกล่าวว่าทรงกลม dsRNA เหล่านี้สามารถทำหน้าที่เป็นศูนย์จัดเก็บ dsRNA ชั่วคราวในขณะที่ไวรัสใหม่กำลัง “ถูกบรรจุและส่งออก” แม้ว่าพวกเขาจะยังไม่แน่ใจว่าอะไรเป็นสาเหตุให้ไวรัสสร้างพื้นที่เก็บข้อมูลชั่วคราวเหล่านี้ แต่พวกเขาหวังว่าเทคนิคของพวกเขาจะทำให้ปริศนานี้กระจ่างขึ้นในอนาคต ยิ่งไปกว่านั้น การค้นหาตำแหน่งที่ติดเชื้อไวรัสสามารถนำไปสู่การรักษาที่ดีขึ้นเพื่อต่อสู้กับเชื้อโรคเหล่านี้
“แม้ว่าวิธีการทางแสงที่เราพัฒนาขึ้นจะไม่ใช่เรื่องใหม่ทั้งหมด แต่การรวมเข้ากับฉลากเฉพาะของส่วนประกอบ RNA ของไวรัสที่สำคัญถือเป็นเรื่องใหม่ สำหรับความรู้ของเรา” Moerner กล่าวกับPhysics World “เทคนิคนี้สามารถนำไปใช้กับ coronaviruses อื่น ๆ รวมถึงสายพันธุ์ใหม่ และเพื่อติดตามว่าพวกเขาตอบสนองต่อการรักษาด้วยยาต่างๆ อย่างไร อันที่จริงทีมสแตนฟอร์ดหวังว่าจะทำสิ่งนี้ในงานในอนาคต” บาคาร่าเว็บตรง
