Сверхэффективные технологии для питания устройств завтрашнего дня и создания устойчивого энергетического будущего

Этот прорыв в один прекрасный день может помочь в создании компьютеров и смартфонов следующего поколения, которые потребляют меньше электроэнергии, чем существующие устройства.

Этот новый и значительно улучшенный уровень энергоэффективности достигается за счет смешивания экситонов — электронов, связанных с электронными дырками, — со светом в одноатомных полупроводниках, которые примерно в 100 000 раз тоньше листа бумаги.

Эта новая энергосберегающая полупроводниковая технология показала многообещающие признаки того, что для работы требуется меньше электроэнергии, так как не выделяется тепло, а это означает, что энергия не тратится впустую.

Команда ANU первой успешно продемонстрировала эту эффективную транспортировку носителей информации — частиц, которые могут передавать данные в компьютерах — в этих атомарно тонких полупроводниках при комнатной температуре, что является необходимым первым шагом в создании компьютеров и смартфонов завтрашнего дня.

Команда надеется, что эта технология проложит путь к устойчивому росту вычислительной техники в будущем за счет сокращения бесполезного потребления энергии, что является проблемой, с которой сталкиваются ученые всего мира.

«Компьютеры уже потребляют около 10 процентов всей доступной в мире электроэнергии, что связано с огромными финансовыми и экологическими издержками и, по прогнозам, будет удваиваться каждые 10 лет из-за растущего спроса на компьютеры», — сказал доктор философии. — сказал ученый Маттиас Вурдак из Исследовательской школы физики ANU.

«Оценки показывают, что на наши вычислительные устройства, Интернет, центры обработки данных и другие цифровые технологии приходится не менее двух процентов мировых выбросов парниковых газов, что аналогично предварительным авиационным выбросам».

Г-н Вурдак, который является ведущим автором исследования, сказал, что эта новая разработка решает проблему отопления, которая приводит к потреблению электроэнергии в тысячах крупных центров обработки данных заводского размера по всему миру.

«Огромное количество энергии, используемой компьютерами, тратится впустую, потому что электричество, используемое для его питания, нагревает устройство, когда оно выполняет свои задачи», — сказал он.

Исследователи ANU надеются, что переход к новым энергоэффективным информационным технологиям и потенциальное сокращение глобального потребления энергии может снизить потребность в таком количестве угольных электростанций, что, в свою очередь, уменьшит количество вредных выбросов, выбрасываемых в атмосферу.

«Поскольку производство, хранение и поставка энергии всегда сопряжены с расходами, включая загрязнение воздуха и изменение климата в результате сжигания ископаемого топлива, чрезвычайно важно, чтобы мы сокращали потребление электроэнергии для более устойчивого будущего», — сказал г-н Вурдак.

Автор-корреспондент и профессор ANU Елена Островская, которая также является главным исследователем в ARC Center of Excellence in Future Low Energy Electronics Technologies (FLEET), сказала, что это исследование является частью глобальных усилий по разработке низкоэнергетических полупроводниковых технологий для вычислений и обработка информации.

«Есть много других вариантов для будущих исследований, включая разработку энергоэффективных датчиков и лазеров на основе этой полупроводниковой технологии», — сказала профессор Островская.

Следующим этапом исследования является внедрение этой технологии в транзистор — строительные блоки компьютеров.