O echipă de fizicieni condusă de profesorul Dmitry Turchinovich de la Universitatea Bielefeld, în colaborare cu cercetători de la Institutul Leibniz pentru Cercetarea Stării Solide și a Materialelor din Dresda (IFW Dresden), a realizat un progres semnificativ în nanoelectronică ce ar putea transforma implementarea hardware-ului AI.
Cercetarea, publicată în Nature Communications pe 5 iunie 2025, demonstrează o metodă inovatoare de control al semiconductorilor subțiri atomic folosind impulsuri de lumină ultrarapide la viteze fără precedent. Echipa a dezvoltat antene nano specializate care convertesc lumina terahertz în câmpuri electrice verticale în materiale bidimensionale precum disulfura de molibden (MoS₂).
„În mod tradițional, astfel de câmpuri electrice verticale, folosite pentru comutarea tranzistorilor și a altor dispozitive electronice, sunt aplicate prin poartă electronică, însă această metodă este fundamental limitată la timpi de răspuns relativ lenți”, explică profesorul Turchinovich. „Abordarea noastră folosește chiar lumina terahertz pentru a genera semnalul de control în materialul semiconductor – permițând o tehnologie optoelectronică ultrarapidă, compatibilă cu industria, care nu a fost posibilă până acum.”
Tehnica permite controlul în timp real al structurilor electronice la intervale de timp mai mici de o picosecundă – adică o trilionime de secundă – ceea ce este cu ordine de mărime mai rapid decât metodele convenționale de comutare electronică. Cercetătorii au demonstrat că atât proprietățile optice, cât și cele electronice ale materialului pot fi modificate selectiv folosind aceste impulsuri de lumină.
Dr. Tomoki Hiraoka, autorul principal al studiului și bursier Marie Skłodowska Curie în grupul profesorului Turchinovich, a avut un rol esențial în implementarea experimentală. Antenele nano complexe 3D-2D necesare pentru a produce efectul au fost fabricate la IFW Dresden de o echipă condusă de dr. Andy Thomas.
Această inovație are implicații semnificative pentru hardware-ul AI, putând permite sisteme de calcul mult mai rapide și mai eficiente energetic. Capacitățile de comutare ultrarapidă ar putea duce la noi generații de dispozitive de control al semnalului, comutatoare electronice și senzori esențiali pentru aplicații AI avansate ce necesită viteze extreme de procesare.
Tehnologia promite implementări în diverse domenii, inclusiv transmisii de date de mare viteză, arhitecturi avansate de calcul, sisteme de imagistică și tehnologii cuantice – toate componente esențiale ale infrastructurii AI de nouă generație, care cere capabilități de procesare din ce în ce mai rapide.