研究人员第一次能够想象计算机开关中的原子在打开和关闭时如何在快速时间尺度上移动。
研究人员第一次能够想象计算机开关中的原子在打开和关闭时如何在快速时间尺度上移动。这种窥探原子世界的能力可能是一种新型计算机开关的关键，它将加速计算并减少计算机处理所需的能量。
该研究小组由来自能源部 SLAC 国家加速器实验室、斯坦福大学、惠普实验室、宾夕法尼亚州立大学和普渡大学的科学家组成，能够在设备切换时捕获原子运动的快照。研究人员认为，这项技术将产生的关于开关如何操作的新见解不仅会改进未来的开关技术，而且还将解决计算设备的最终速度和能耗限制。
一组研究人员创造了一种新方法来捕捉控制电子电路中电流流动的微小开关内的超快原子运动
计算机芯片中的开关控制电子的流动。通过向开关施加电荷然后去除该电荷，开关可以在充当绝缘体之间来回转动，该绝缘体阻止电子流向允许电子流的导体。这个开/关开关是二进制计算机逻辑“0-1”的基础。
在研究由二氧化钒制成的开关时，研究人员能够利用他们的成像技术检测到材料从绝缘体到导体然后再返回之间存在短暂的过渡阶段。
SLAC 国家实验室和斯坦福大学的博士后研究员Aditya Sood解释说：“在这种瞬态状态下，结构保持与起始绝缘状态相同，但存在电子重组使其变成金属。” “我们从电子衍射图案在这种电驱动转变过程中如何变化的微妙特征中推断出这一点。”
为了观察这种瞬态，研究人员必须开发一种基于电子衍射的实时成像技术。电子衍射本身已经存在了几十年，并且经常用于透射电子显微镜(TEM)。但在之前的这些应用中，电子成像仅用于以静态方式研究材料的结构，或在缓慢的时间尺度上探测其演化。
虽然已经开发出超快电子衍射(UED) 来对原子结构进行时间分辨测量，但该技术的先前实施依赖于光脉冲来脉冲激发（或“泵浦”）材料并对由此产生的原子运动进行成像。
在这项研究中，科学家们第一次在这里做的是创造一种超快技术，其中电（非光）脉冲提供脉冲激发。这使得对设备进行电脉冲成为可能，在快速时间尺度（低至纳秒）上观察随后的原子尺度运动，同时测量通过设备的电流。
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