По определению металлические материалы и материалы-диэлектрики отличаются очень сильно. Но недавно, ученые из Принстонского университета неожиданно обнаружили в материалах-изоляторах некоторые квантовые явления, которые, как считалось ранее, были уникальны по отношению к металлам. И эти квантовые явления связаны напрямую с новым типом квантовых частиц, которые получили название нейтральных фермионов.

Одним из первых электронных компонентов, при помощи которого можно было управлять электрическим током, стало обычное электромагнитное реле. Через некоторое время на свет появился первый германиевый транзистор, более современные кремниевые аналоги которого работают во всех без исключения электронных устройствах. А электроника следующего поколения может быть построена на основе других материалов, в частности диоксида ванадия (VO2). Ключевой особенностью этого материала является то, что он является диэлектриком при комнатной температуре и превращается в проводник при температуре свыше 68 градусов Цельсия. И такие материалы относятся к экзотическому классу переходных металлов-диэлектриков.

Исследователи из университета Пурду (Purdue University) получили первые экспериментальные подтверждения того, что эффект так называемой "отрицательной электрической емкости" может увеличить быстродействие и уменьшить расход энергии транзисторами, базовыми компонентами всех современных электронных чипов. Данное достижение является первым экспериментальным подтверждением идеи "отрицательной емкости" выдвинутой группой ученых из этого же университета еще в 2008 году.

Чи-Чоу Лин (Chi-Chou Lin), аспирант из Техасского университета A&M (Texas A&M University), работавший под руководством профессора Ю Куо (Yue Kuo), разработал и изготовил опытные образцы новых твердотельных светоизлучающих приборов, принцип работы которых практически не отличается от принципа работы классической лампы накаливания. Как и лампочка, твердотельное устройство работает, нагревая нити до такой температуры, что они начинают излучать яркий свет, исключение составляет то, что нити этих микролампочек имеют диаметр от 20 до 150 нанометров, а сами такие лампочки могут изготавливаться при помощи обычных технологий изготовления полупроводниковых устройств.

В мире бесконечно малых вещей на стыке двух искусственно соединенных материалов могут произойти весьма неожиданные явления. И порой такие явления можно заставить работать на свою пользу. Это наглядно продемонстрировали ученые из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL), которым удалось создать в зоне контакта двух разных изоляционных материалов токопроводящую область, шириной всего в несколько атомов. Эти каналы, которые можно считать самыми тонкими электрическими проводниками в мире на сегодняшний день, могут быть использованы в создании нового поколения микро- и наноэлектронных устройств, элементов солнечных батарей и материалов со сложной структурой, так называемых метаматериалов.

Технологии манипуляции отдельными атомами недавно перешли на новый качественный уровень. Это наглядно продемонстрировали физики из университета Базеля (University of Basel), работавшие совместно с исследователями из Финляндии и Японии, которые создали структуру, форма которой напоминает форму швейцарского креста, и состоящую из 20 отдельных атомов. Процедура изготовления структуры креста на поверхности изоляционного материала выполнялась при комнатной температуре и эта технология открывает путь к созданию новых устройств хранения данных высокой плотности, которые используют отдельные атомы в качестве ячеек памяти.

Исследователи из Фонда фундаментальных исследований материи университета Гронингена (University of Groningen), Технологического университета Дельфта (Delft University of Technology) и университета Тохоку (Tohoku University), Япония, разработали и изготовили опытный образец наноразмерного охлаждающего элемента, который для переноса тепла использует спин-волны. За счет использования спиновых эффектов охлаждающий элемент может служить для отвода тепла не только от токопроводящих материалов, но и от материалов, обладающих свойствами электрических изоляторов, что, в свою очередь, можно использовать для создания систем локального охлаждения отдельных элементов чипов цифровых микросхем.

Международная группа, в состав которой вошли исследователи из Калифорнийского университета в Беркли и Национальной лаборатории наноустройств в Тайвне, создала новый вид электронной памяти, способной осуществлять процессы записи и стирания информации в 10-100 раз быстрее, чем самые быстрые образцы существующей компьютерной памяти, использующей для хранения информации электрический заряд. Новая память состоит из слоя диэлектрического материала с включенными в него дискретными кремниевым наноточками, диаметром всего 3 нм. И каждая такая наноточка может хранить один бит информации.

Новый полевой туннельный транзистор, изготовленный на основе графена, был разработан командой ученых Манчестерского университета, возглавляемой Лауреатами Нобелевской премии профессорами Андреем Геймом и Константином Новоселовым. Использование графена в качестве ключевого материала транзисторов и других полупроводниковых приборов имеет огромный потенциал для того, что бы графен можно было рассматривать как достойную замену кремниевым технологиям. Именно этот потенциал и перспективы привлекают внимание таких производителей полупроводниковой продукции, как IBM, Samsung, Texas Instruments и Intel. И некоторые группы ученых уже успешно создали графеновые транзисторы, способные работать на частотах от 100 до 300 ГГц.

Интернациональная группа исследователей, состоящая из американских и южнокорейских ученых, создала то, что они, по праву считают самым маленьким в мире насосом, имеющим размер, сопоставимый с размером эритроцита - красной кровяной клетки. Но самое интересное состоит в том, что этот насос приводится в действие электроэнергией, подаваемой по нанопроводникам, концами которых являются стеклянные электроды.