Tim fizičara pod vodstvom profesora Dmitryja Turchinovicha sa Sveučilišta Bielefeld, u suradnji s istraživačima iz Leibniz instituta za istraživanje čvrstog stanja i materijala u Dresdenu (IFW Dresden), postigao je značajan napredak u nanoelektronici koji bi mogao transformirati implementaciju AI hardvera.
Istraživanje, objavljeno u časopisu Nature Communications 5. lipnja 2025., prikazuje novu metodu upravljanja atomarno tankim poluvodičima pomoću ultrakratkih svjetlosnih impulsa dosad neviđenih brzina. Tim je razvio specijalizirane nanoantene koje pretvaraju terahercno svjetlo u vertikalna električna polja unutar dvodimenzionalnih materijala poput disulfida molibdena (MoS₂).
"Tradicionalno se takva vertikalna električna polja, koja se koriste za preklapanje tranzistora i drugih elektroničkih uređaja, primjenjuju elektroničkim upravljanjem, ali ta je metoda temeljno ograničena na relativno spore odzive," objašnjava profesor Turchinovich. "Naš pristup koristi samo terahercno svjetlo za generiranje upravljačkog signala unutar poluvodičkog materijala – omogućujući industrijski kompatibilnu, svjetlom pokretanu, ultrabrzu optoelektroničku tehnologiju koja dosad nije bila moguća."
Ova tehnika omogućuje upravljanje elektroničkim strukturama u stvarnom vremenu na vremenskim skalama kraćim od pikosekunde – jedne trilijuntine sekunde – što je za nekoliko redova veličine brže od konvencionalnih elektroničkih metoda preklapanja. Istraživači su pokazali da se i optička i elektronička svojstva materijala mogu selektivno mijenjati pomoću ovih svjetlosnih impulsa.
Dr. Tomoki Hiraoka, glavni autor studije i stipendist Marie Skłodowska Curie u grupi profesora Turchinovicha, imao je ključnu ulogu u eksperimentalnoj provedbi. Složene 3D-2D nanoantene potrebne za postizanje ovog efekta izrađene su u IFW Dresden pod vodstvom dr. Andyja Thomasa.
Ova inovacija ima značajne implikacije za AI hardver, potencijalno omogućujući mnogo brže i energetski učinkovitije računalne sustave. Mogućnosti ultrabrzog preklapanja mogle bi dovesti do novih generacija uređaja za upravljanje signalima, elektroničkih prekidača i senzora ključnih za napredne AI primjene koje zahtijevaju ekstremne brzine obrade.
Tehnologija pokazuje potencijal za implementaciju u raznim područjima, uključujući prijenos podataka velikih brzina, napredne računalne arhitekture, sustave za snimanje i kvantne tehnologije – sve ključne komponente AI infrastrukture nove generacije koja zahtijeva sve brže mogućnosti obrade.