10 سپتامبر 2021 توسط دانشگاه ملی استرالیا
محققان دانشگاه ملی استرالیا (ANU) سیستمی را برای انتقال داده‌ها با استفاده از نیمه هادی‌های نازک از نظر اتمی به گونه‌ای ایجاد کرده‌اند که بسیار کم مصرف است. این پیشرفت می‌تواند روزی به تغذیه رایانه‌ها و تلفن‌های هوشمند نسل بعدی که برق کمتری نسبت به دستگاه‌های فعلی مصرف می‌کنند، کمک کند.
این سطح جدید و بسیار بهبود یافته از بهره وری انرژی با مخلوط کردن اگزیتون‌ها-الکترون‌های متصل به حفره‌های الکترون-با نور در نیمه رساناهای نازک یک اتمی، که ۱۰۰ هزار بار نازک‌تر از یک ورق کاغذ هستند، به دست می‌آید.
این فناوری نیمه هادی جدید که باعث صرفه جویی در انرژی می‌شود، نشانه‌های بسیار امیدوارکننده‌ای از نیاز به برق کمتر برای کارکردن با عدم تولید گرما نشان می‌دهد، به این معنی که هیچ انرژی هدر نمی‌رود.
تیم ANU اولین گروهی است که با موفقیت این حمل و نقل موثر حامل‌های اطلاعات-ذراتی که می‌توانند داده‌ها را در رایانه‌ها منتقل کنند-را در این نیمه هادی های نازک اتمی در دمای اتاق نشان می‌دهد، که اولین گام ضروری در ایجاد رایانه‌ها و تلفن‌های هوشمند فردا است. این تیم امیدوار است این فناوری بتواند با کاهش مصرف هدر رفته انرژی، راه را برای رشد پایدار آینده در محاسبات هموار کند، که این چالشی برای دانشمندان سراسر جهان است.
آن‌ها می‌گویند: «رایانه‌ها در حال حاضر حدود 10 درصد از کل برق موجود در سراسر جهان را مصرف می‌کنند، این رقم با هزینه‌های مالی و زیست محیطی هنگفتی همراه است و به دلیل افزایش تقاضا برای محاسبات، پیش بینی می‌شود هر 10 سال یکبار دو برابر شود.
برآوردها نشان می‌دهد که دستگاه‌های محاسباتی ما، اینترنت، مراکز داده و سایر فناوری‌های دیجیتالی حداقل دو درصد از انتشار جهانی گازهای گلخانه‌ای را تشکیل می‌دهند، که مشابه صنعت هوانوردی قبل از کووید است.»
آقای وردک، نویسنده اصلی تحقیق، گفت که این پیشرفت جدید به مشکل گرمایش که باعث مصرف برق در هزاران مرکز داده عظیم و اندازه کارخانه در سراسر جهان می‌شود، می‌پردازد. وی گفت: «مقدار زیادی از انرژی استفاده شده توسط رایانه‌ها هدر می‌رود زیرا برق مورد استفاده برای تغذیه دستگاه را هنگام انجام وظایف خود گرم می‌کند.»
محققان ANU امیدوارند با حرکت به سمت فناوری‌های اطلاعاتی جدید با کارآیی انرژی و کاهش احتمالی مصرف جهانی انرژی، نیاز به نیروگاه‌های زغال سنگ بیشتری کاهش یابد، که به نوبه خود میزان انتشار مضر انتشار یافته در جو را کاهش می‌دهد.
آقای ورداک گفت: «از آن‌جا که تولید، ذخیره و تأمین انرژی همیشه با هزینه‌ای همراه است، از جمله آلودگی هوا و تغییرات آب و هوایی در نتیجه سوختن سوخت‌های فسیلی، بسیار مهم است که ما مصرف برق خود را برای آینده‌ای پایدارتر کاهش دهیم.»
نویسنده و پروفسور ANU، النا اوستروفسکایا، که همچنین محقق ارشد مرکز ARC برتری در فناوری‌های الکترونیک کم مصرف آینده (FLEET) است، گفت که این مطالعه بخشی از تلاش جهانی برای توسعه فناوری‌های نیمه هادی کم انرژی برای محاسبات و پردازش اطلاعات است.
پروفسور استرووسکایا گفت: «بسیاری از گزینه‌های دیگر برای تحقیقات آینده وجود دارد، از جمله توسعه سنسورهای کم مصرف و لیزرها بر اساس این فناوری نیمه هادی.»
مرحله بعدی تحقیق این است که فناوری را در یک ترانزیستور – اجزای سازنده کامپیوترها – وارد کنید. این مقاله در Nature Communications منتشر شده است و نویسندگانی از آلمان، لهستان و استرالیا شامل هفت محقق از ANU در آن حضور دارند.
