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Vanadiumdioxid könnte die Elektronik für die Luft- und Raumfahrt und das neuromorphe Rechnen revolutionieren


Das EU-Forschungsprogramm „Horizont 2020“ wird ein Projekt finanzieren, bei dem Vanadiumdioxid verwendet werden kann, um Silizium zu übertreffen und elektronische Geräte mit geringem Stromverbrauch zu entwickeln.

Die Verbindung kann auch zur Erzeugung elektronischer Hochfrequenzfunktionen für Luft- und Raumfahrtkommunikationssysteme verwendet werden, wie die École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) am Montag enthüllte.

Vanadiumdioxid (VO2) wird die Art und Weise verändern, wie wir den Elektronenfluss durch einen Kreislauf steuern, behaupten Wissenschaftler. Es kann auch bei Raumtemperatur als Isolator wirken, bei Temperaturen über 68 ° C jedoch als Leiter.

Das EU-Projekt Horizont 2020 mit dem Namen Phase-Change-Switch wird dieses Verhalten untersuchen, das auch als Metall-Isolator-Übergang bezeichnet wird. Dem Projekt wurden EU-Mittel in Höhe von 3,9 Mio. EUR gewährt. Die École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) koordiniert das Projekt nach der Auswahl in einem Auswahlverfahren.

Verwendung in der künstlichen Intelligenz

Andere Anwendungen der Verbindung, wie beispielsweise beim neuromorphen Rechnen und bei der künstlichen Intelligenz, werden ebenfalls in Betracht gezogen. Das Projekt hat bereits die Aufmerksamkeit von zwei großen Unternehmen, Thales in Frankreich und der Schweizer Niederlassung von IBM Research, auf sich gezogen, da die neue Technologie eine Vielzahl von Anwendungen mit hohem Potenzial bieten könnte.

Interessiert sind auch Universitäten wie die Max-Planck-Gesellschaft in Deutschland und die Cambridge University in Großbritannien. Die Gesellschaft für Angewandte Mikro- und Optoelektronik (AMO GmbH), eine Ausgründung der Universität Aachen, soll ebenfalls am Forschungsprozess beteiligt sein.

Übergang von kristallin zu metallisch

Wissenschaftler kennen die elektronischen Eigenschaften von Vanadiumdioxid (VO2) seit langem, wurden jedoch bisher nicht erklärt. Es ist jetzt bekannt, dass sich die Atomstruktur mit steigender Temperatur ändert. Es geht von einer kristallinen Struktur bei Raumtemperatur zu einer metallischen bei Temperaturen über 68 ° C über.

Empfindlich gegen Einspeisen von elektrischer Energie

Es ist auch bekannt, dass VO2 gegenüber anderen Faktoren empfindlich ist, die dazu führen können, dass es Phasen ändert. Dazu gehört laut Forschern das optische Einspeisen elektrischer Energie oder das Anlegen eines THz-Strahlungsimpulses.

In jüngster Zeit konnten Wissenschaftler ultrakompakte und modulierbare Frequenzfilter herstellen. Diese Technologie verwendet auch VO2- und Phasenwechselschalter. Es ist auch bekannt, dass es in dem Frequenzbereich wirksam ist, der für Weltraumkommunikationssysteme entscheidend ist, wie Untersuchungen ergeben haben.

Problem des Erreichens höherer Temperaturen

Das Erreichen des vollen Potentials von VO2 war bisher schwierig, da die Übergangstemperatur von 68 ° C für moderne elektronische Geräte, bei denen Schaltkreise mit 100 ° C betrieben werden müssen, zu niedrig war.

Kürzlich konnten Forscher eine Lösung für dieses Problem finden. Sie entdeckten, dass die Zugabe von Germanium zum VO2-Film die Phasenänderungstemperatur des Materials auf über 100 ° C erhöhen kann. Diese Entdeckungen könnten die weitere Erforschung von Anwendungen für VO2 in elektronischen Geräten mit sehr geringem Stromverbrauch fördern.

Andere Anwendungsbereiche könnten neben der Weltraumkommunikation auch neuromorphes Computing und Hochfrequenzradargeräte für selbstfahrende Autos umfassen.


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