تحدّيّات أمام مصمّمو رقاقات الحاسوب: إكتشافات جديدة قد تؤثر على إختيار المواد فى Nanoelectronics

ترجمة: Amr Bahy Galal

- لتصميم رقاقات الحاسوب فى المستقبل, سيحتاج المصمّمون لكى يفهموا سلوك وتصرّف شحنة كهربيّة محصورة فى أسلاك معدنيّة ذات قطر بالغ الصّغر.

- قام فريق من علماء الفيزياء من جامعة ماك جيل , مع عدد من الباحثين فى جنرال موتورز, بإظهار أن التّيار الكهربى يمكن أن ينخفض بشكل حاد عندما يتلامس سلكين من معدنين مختلفين. هذا الإنخفاض الحاد فى التيّار يكشف عن التّحديّات المهمّة التى سوف تحدّد خيارات المواد وتصميم الجهاز فى مجال Nanoelectronics .

- إن حجم المكوّنات والخصائص فى الدّوائر الإلكترونيّة يستمر فى التّقلّص كل عام, بفضل التّصغير الشّديد الذى ينص عليه قانون مور الذى إفترض أنّ كثافة الترانزستور على الدّوائر الإلكترونيّة المتكاملة سوف تتضاعف كل 18 شهر أو نحو ذلك. هذا التّقدم المُطرد يجعل من الممكن مستقبلاً أن نحمل أجهزة الحاسوب فى جيوبنا, لكنّه يشكّل تحدّياً كبيراً. فكما تتضاءل أحجام الخصائص والمكوّنات لمستوى الذّرّات, ستتوقّف المقاومة للتّيار فى الزّيادة بمعدّل ثابت مع تقلّص الأجهزة

- يقول أستاذ الفيزياء بيتر جروتير فى جامعة ماكجيل ” يمكنك أن تستخدم خرطوم مياه على مستوى المقارنة, إذا أبقيت ضغط المياه ثابت, فسوف تقل المياه مع تقليل قطر الخرطوم. لكن إذا قمت بتقليص قطر الخرطوم الى حجم قشّة (حوالى ذرّتين أو ثلاثة فى القطر), لن ينخفض التّدفّق بالتّناسب مع المساحة العرضيّة للخرطوم, ولكنّه سيختلف بطريقة ووسيلة كمّيّة.

- هذا التّصرف الكمّى هو ما لاحظه الباحثون فى جنرال موتورز وجامعة ماكجيل, كما هو موضّح فى البحث الذى نُشر فى الأكاديميّة الوطنيّة للعلوم. فقد تحقّق العلماء من وجود تشابه وإتصال فائق الصّغر بين الذّهب والتّنجستين, وهما معدنان تُستخدم سبائكهما فى صناعة رقاقات الحاسوب لتوصيل المكوّنات الوظيفيّة المختلفة للجهاز.

- وفى الجانب التّجريبى من البحث, قام معمل الدكتور جروتير بإستخدام تقنيّات متقدّمة فى الفحص المجهرى لتصوير مجَس من التّنجستين وسطح من الذهب بدقّة ذرّيّة, وتوصيلهم معاً ميكانيكيّاً بطريقة مُحكمة بدقّة. كانت النّتيجة أن التّيّار الكهربى أقل كثيراً مما كان مُتوقّعاً. وقد تم عمل نموذج ميكانيكى للتركيب الذّرّى لهذا الإتّصال بين المادّتين بالتّعاون مع تشى يويه، عالم أبحاث مع مركز جنرال موتورز في مدينة وارن.

- قامت جيسي ماسن, وهى تعمل على مجموعة أبحاث فى الفيزياء, بتأكيد هذه النّتيجة بواسطة نموذج كهربى مُصمّم على أحدث طراز. فقد أظهرت أن الإختلافات بين المعدنين فى التّوزيع الإلكترونى تؤدّى إلى إنخفاض فى سريان التّيار إلى أربعة أضعاف, حتّى بالنّسبة لإتّصال مثالى بينهما. بالإضافة لذلك, وجد الباحثون أن تشوّهات بلّورات المادّة ( نزوحها من التّرتيب المثالى للذّرّات ) بسبب إتصال المادّتين ميكانيكيّاً كان سبباً فى إنخفاض سريان التّيار بشكل ملحوظ. كما لاحظ جروتير أن حجم الإنخفاض فى السّريان كان أكبر ممّا كان مُتوقّعاً بحوالى 10 أضعاف.

- تشير النّتائج الى الحاجة لعمل أبحاث مكثّفة فى المستقبل للتّغلّب على هذا التّحدى, ربّما من خلال إختيار المواد أو من خلال تقنيّات أخرى. يقول جروتير فى ملاحظاته ” أول خطوة لحل المشكلة هى الإدراك الصّحيح للمشكلة. هذه هى المرّة الأولى التى يتم فيها إثبات أن هذه مشكلة كبيرة لأنظمة Nanoelectronics. “.

- تم تقديم التّمويل لهذه الأبحاث من قبَل مجلس بحوث الهندسة والعلوم الطّبيعيّة بكندا والمعهد الكندى للأبحاث.

———————————————————————-

ترجمة: عمرو باهى – فريق عمل مترجم

المصدر: http://www.sciencedaily.com/releases/2012/11/121106125456.htm

نقاش

comments

Powered by Facebook Comments