Микросхемы умирают, их место займёт свет: физики подбираются к пределам закона Мура

Немецкие физики представили новый способ управления полупроводниками толщиной в один-два атома с помощью сверхкоротких импульсов терагерцового света — без проводов, контактов и привычных электрических сигналов. Разработка может стать основой для сверхбыстрых транзисторов и сенсоров, в которых роль управляющего сигнала выполняет свет, а не ток.

Терагерцовое излучение занимает диапазон между инфракрасным и микроволновым, обладает высокой частотой и способно возбуждать материалы необычным образом. Исследователи объясняют, что именно эта особенность делает свет эффективным инструментом управления, особенно если использовать наноантенны — крошечные 3D–2D-структуры, концентрирующие излучение в мощное вертикальное электрическое поле.

По словам авторов, генерируемые поля достигают миллионов вольт на сантиметр и действуют за пикосекунды, то есть в тысячу раз быстрее традиционных микросхем. Ключевую роль в эксперименте сыграли двумерные полупроводники, в частности дисульфид молибдена (MoS₂), состоящий из нескольких атомов по толщине. Этот материал давно изучается в контексте ультратонкой электроники, дисплеев и солнечных панелей.

В обычной электронике переключение транзисторов достигается подачей напряжения, что требует проводов, физических контактов и компонентов, ограниченных скоростью. Новый подход, поясняют учёные , заменяет всё это на оптический импульс — быстрый, бесконтактный и энергоэффективный.

В ходе эксперимента на тонкий слой MoS₂ направили терагерцовые импульсы и зафиксировали эффект Штарка — изменение энергетических уровней экситонов (связанных пар электрон-дырка). Этот эффект означает, что материал находился под действием сильного электрического поля, наведённого светом, и подтверждает, что управление происходило в реальном времени.

Ключевым преимуществом оказался не только масштаб, но и когерентность реакции: изменение происходило точно и воспроизводимо, без случайных колебаний. По мнению команды, это может стать основой для оптических транзисторов нового поколения, а также для сверхбыстрых камер, систем связи и элементов квантовых компьютеров.

Руководитель проекта, профессор Дмитрий Турчинович из Университета Билефельда, отметил, что традиционные методы управления , основанные на электронном затворе, принципиально ограничены по скорости. Световые импульсы, напротив, открывают доступ к управлению на фемтосекундных масштабах.

Пока что работа носит фундаментальный характер, но исследователи уже рассматривают возможности перехода к практическим прототипам. В перспективе это может полностью изменить архитектуру будущих электронных устройств, сделав их в буквальном смысле световыми.