Учёные Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского разработали метод, позволяющий пропускать колоссальные электрические токи в наноразмерных элементах без их разрушения. Открытие может ускорить развитие более мощной и стабильной наноэлектроники, сообщили ТАСС в пресс-службе Минобрнауки РФ.
Современные наноустройства и терагерцовая электроника сталкиваются не столько с квантовыми ограничениями, сколько с проблемой перегрева. При высокой плотности тока элементы быстро разрушаются. Физики СГУ рассчитали «безопасный режим» работы, показав, при каких размерах наноструктур, материалах и условиях теплоотвода можно пропускать экстремально большие токи, не доводя металл до плавления.
По их расчётам, при обычных плотностях тока катоды быстро плавятся. Однако при оптимальном подборе размеров и эффективном охлаждении температура структуры не превышает около 2 000 К — почти как на поверхности звезды — и при этом сохраняется устойчивость.
Результаты исследования важны для терагерцовой электроники, вакуумных и полевых источников электронов, а также наноэлектронных компонентов, где традиционные термокатоды уже неэффективны. Физики отмечают, что полевые и автокатоды могут быть значительно мощнее и долговечнее существующих аналогов при правильном управлении тепловым балансом.
Ключевой фактор — гладкие поверхности, малые размеры электродов — менее микрометра — и быстрый отвод тепла. Использование сверхпроводящих электродов и охлаждение до температуры жидкого гелия полностью устраняют проблему перегрева.