Bolje ukrotivši Džekil i Hajd prirodu alternative poluprovodniku – onu koja prelazi sa izolatora otpornog na električnu energiju u metal koji provode struju – Sja Hong i kolege iz Nebraske su možda otključali novi put ka manjim, efikasnijim digitalnim uređajima. Tim izveštava o svojim nalazima u časopisu Nature Communications.
Sposobnost poluprovodnika da provodi električnu energiju u zoni Zlatokosa — lošije od metala, bolje od izolatora — postavila ga je kao pravi izbor za inženjere koji žele da naprave tranzistore, male prekidače za uključivanje i isključivanje koji kodiraju 1s i 0s binarnog . Primenite neki napon na kontrolno dugme poznato kao izolator kapije, i poluprovodnički kanal omogućava protok električne struje (1); uklonite ga i taj tok prestaje (0).
Milioni tih nanoskopskih tranzistora zasnovanih na poluprovodnicima sada oblažu moderne mikročipove, uključuju se i isključuju da bi zajednički obrađivali ili čuvali podatke. Ali, koliko god tranzistori već bili minijaturni, zahtevi potrošača i konkurencija nastavljaju da guraju elektroinženjere da ih još više smanjuju, bilo da bi stekli više funkcionalnosti ili smanjili uređaje u kojima su smešteni.
Nažalost, ti inženjeri se sada suočavaju sa praktičnim, pa čak i fundamentalnim ograničenjima koliko mali poluprovodnici mogu da dostignu.
Istraživači su, zauzvrat, počeli da gledaju dalje od ne samo omiljenog silicijuma u industriji, već i poluprovodnika u celini. Pre više od dve decenije, neki su počeli da koriste klasu materijala zvanih Mott izolatori. Ako je poluprovodnik srećni medijum koji je pokretao decenije konstantnog napretka, Motov izolator je više sličan dvolikom džokeru čija ambivalentnost je istovremeno izvor privlačnosti i frustracije.
Dugogodišnja teorija provodljivosti kaže da materijal sa elektronskim karakteristikama Motovog izolatora generalno treba klasifikovati kao metal. Međutim, za razliku od elektrona u metalu ili poluprovodniku, oni u Mott izolatoru se ne ponašaju kao nezavisne čestice.
Umesto toga, oni komuniciraju na načine koji ih ograničavaju na lokalizovane lokacije i sprečavaju ih da se slobodno kreću kroz materijal. Ipak, određeni uslovi – više temperature, uvođenje više elektrona – mogu nadvladati te sile, na kraju oslobađajući elektrone i suštinski transformišući Motov izolator u provodni metal.
„Dakle, vi (tradicionalno) imate ili putujuće elektrone ili lokalizovane elektrone“, rekao je Hong, profesor fizike na Univerzitetu Nebraska-Lincoln. „Vrlo je jasno definisano.
„Ali u slučaju Mottovog izolatora, interakcije elektrona se ne mogu zanemariti. Zbog te korelacije, teško ga je definisati kao jednostavno metal ili izolator. Ako možete podesiti snagu interakcije, to može biti metal, ili može biti izolator“.
Prelivanjem Motovog izolatora izolatorom kapije napravljenim od takozvanog feroelektričnog materijala – a zatim korišćenjem napona da bi se promenila polarizacija potonjeg, ili poravnanje pozitivnih i negativnih naelektrisanja – istraživači su shvatili da mogu da usmere Motov prelaz sa izolatora na metal i nazad. Na taj način, ponašanje uparivanja, i funkcija koja najviše obećava, preuzela je posle poluprovodnika.
