硅芯片的時(shí)代即將一去不復(fù)返！計(jì)算機(jī)芯片的細(xì)微設(shè)計(jì)變化可能將幫助打造更微型、更快速且更加強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)。

　　來自美國能源部SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室的研究人員發(fā)現(xiàn)，磁鐵礦（最具磁性的天然礦物質(zhì)）可能將實(shí)現(xiàn)最快的電氣轉(zhuǎn)換速度。電氣轉(zhuǎn)換（或是從非導(dǎo)電狀態(tài)轉(zhuǎn)換至導(dǎo)電狀態(tài)）就是當(dāng)前一般電路板的工作原理。

　　該研究團(tuán)隊(duì)使用SLAC的直線加速器相干光源(LCLS)X射線激光器發(fā)現(xiàn)，該設(shè)備只用了萬億分之一秒（比現(xiàn)用晶體管快一千倍）就可以通過磁鐵礦樣品中的電氣轉(zhuǎn)換開關(guān)。

　　據(jù)該研究論文（發(fā)表于"Nature Materials"7月28日期刊上）首席作者兼斯坦福大學(xué)材料科學(xué)研究員Roopali Kukreja介紹，該項(xiàng)目揭開了此類材料的電氣轉(zhuǎn)換"速度極限"。

　　當(dāng)用激光脈沖沖擊磁鐵礦樣品時(shí)，其電子結(jié)構(gòu)會(huì)重組成由數(shù)個(gè)導(dǎo)電區(qū)域包圍的非導(dǎo)電"孤島"。

　　首先，研究人員利用可見光激光器來沖擊樣品，以將電子結(jié)構(gòu)分割成可重組為孤島的原子級(jí)。隨后，使用超亮、超短波X射線脈沖以特定的間隔沖擊樣品，以測(cè)量該材料從非導(dǎo)電狀態(tài)轉(zhuǎn)換至導(dǎo)電狀態(tài)所需的時(shí)間。在這之后，磁鐵礦樣品被冷卻至-190℃以將分子變化鎖定在適合的位置。后續(xù)研究在混合材料上進(jìn)行，演示出了該材料在室溫條件下的超快轉(zhuǎn)換屬性，結(jié)果表明此混合材料比磁鐵礦在商業(yè)上更可行。

　　該團(tuán)隊(duì)未來將繼續(xù)對(duì)其他可誘導(dǎo)電氣轉(zhuǎn)換的混合物和技術(shù)進(jìn)行研究，以試圖研發(fā)出更優(yōu)質(zhì)的晶體管。

　　據(jù)LCLS實(shí)驗(yàn)首席調(diào)查員兼斯坦福材料與能源科學(xué)研究所資深研究員Hermann Dürr介紹，針對(duì)新型材料的全球調(diào)查結(jié)果表明，LCLS X射線將可以幫助進(jìn)一步了解原子級(jí)工藝。

　　Dürr表示，雖然人們已于數(shù)千年前認(rèn)識(shí)到了磁鐵礦的磁性，但這種材料還存在許多有待揭開的未知奧秘。

        SLAC 國家加速器實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)介：

　　SLAC 國家加速器實(shí)驗(yàn)室，原名斯坦福直線加速器中心。 為美國能源部所屬的國家實(shí)驗(yàn)室，在能源部的方案下由斯坦福大學(xué)指揮運(yùn)作。主要的研究方向有運(yùn)用電子束進(jìn)行基本粒子物理的實(shí)驗(yàn)及理論研究、原子物理、固態(tài)物理、使用同步輻射光源的化學(xué)、生物以及醫(yī)學(xué)研究。

　　斯坦福線性加速器中心成立于1962年，占地426英畝(1.72平方公里)，位于斯坦福大學(xué)主校區(qū)的西邊。主要的加速器長達(dá)兩英哩，為當(dāng)時(shí)最長的線性加速器。于1966年首次啟動(dòng)。

　　在此地進(jìn)行的研究創(chuàng)造了三個(gè)諾貝爾物理獎(jiǎng)：1976年 魅夸克的存在證據(jù)。見J/ψ介子。

　　1990年 質(zhì)子及中子內(nèi)部的夸克結(jié)構(gòu)。

　　1995年 τ子的發(fā)現(xiàn)。

　　在90年代的前半段，斯坦福線性對(duì)撞機(jī)運(yùn)用大型探測(cè)器，投入Z玻色子的研究。

　　2005年時(shí)SLAC 的員工超過一千人，其中約150人屬于擁有博士學(xué)位的物理學(xué)家。并且每年提供超過三千名的訪問學(xué)者使用粒子加速器進(jìn)行高能物理實(shí)驗(yàn)，及斯坦福同步輻射實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行同步輻射研究。2006年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的研究便受惠于此。

　　在2008年十月，美國能源部宣布中心更名為 SLAC 國家加速器實(shí)驗(yàn)室。

　　X射線激光器簡(jiǎn)介：

　　Ｘ射線激光器被稱作自由電子激光器。與傳統(tǒng)激光器不同，自由電子激光器并不是通過光照或電流刺激某種物質(zhì)發(fā)射光子，而是使用粒子加速器讓極小的電子云穿過磁鐵組，這些磁鐵把電子推來推去，直到電子釋放出光脈沖。傳統(tǒng)激光器的激光波長是由發(fā)射光子的物質(zhì)本身的屬性決定，而自由電子激光器理論上只需改變電子的能量和磁鐵組的排列就可發(fā)出各種波長的激光。

　　位于美國斯坦福直線加速器中心（SLAC）國家加速器實(shí)驗(yàn)室內(nèi)、迄今世界最強(qiáng)大的X射線激光器——直線加速器相干光源（LCLS）于6月30日發(fā)表了它自啟動(dòng)以來的第一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)成果：其強(qiáng)大而獨(dú)特的能力，達(dá)到了可操縱原子樣本上單個(gè)電子的水平，從內(nèi)到外逐個(gè)將電子剝離，形成了所謂的“空心原子”。

　　由于體現(xiàn)出了X射線令人驚訝的強(qiáng)度與操控度，該結(jié)果讓科學(xué)界人士大為贊賞；甚至包括研究人員自己在內(nèi)，直到實(shí)驗(yàn)成功才真正相信，X射線已可達(dá)到如此精準(zhǔn)之地步。

　　SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室隸屬美國能源部，40余年來執(zhí)著于對(duì)自然界基本規(guī)律的探索，以物理實(shí)驗(yàn)手段揭示了許多自然界的秘密。

　　2009年4月，直線加速器相干光源（LCLS）在這里成功誕生。這個(gè)巨型激光器長130米，由實(shí)驗(yàn)室3公里長的直線粒子加速器提供動(dòng)力，每次啟動(dòng)發(fā)光裝置研究人員需花2小時(shí)。該設(shè)備制成耗時(shí)3年，而從計(jì)劃提出到完成開工準(zhǔn)備歷時(shí)幾乎10年。

　　誕生伊始，研究員第一次使用大功率X射線激光器發(fā)出直線連續(xù)光，此X射線已經(jīng)比其他任何人造光源發(fā)出的脈沖亮度都要高，測(cè)試光的波長為0.15納米（nm），是當(dāng)時(shí)人類創(chuàng)造的最短波長同時(shí)具有最大能量的光。此后一年時(shí)間來LCLS并未發(fā)表科研成果，但卻一直被視為激光領(lǐng)域“質(zhì)的飛躍”或“里程碑式的杰作”。因?yàn)槠渫耆煌谒幸郧暗募す馄鳎哼@是國際上最早提出的第四代光源之一，亦是世界上第一個(gè)發(fā)射硬X射線的自由電子激光器。所謂硬X射線，通常定義為能量較高、波長極短的X射線。

　　從原理上來看，LCLS首度結(jié)合了原子尺度空間和時(shí)間分辨率，以相干量子波的形式輸出X射線，是研究人員從以往傳統(tǒng)激光器發(fā)展出來的新型光源；從效果上來講，LCLS亮度能比以往光源高10億倍，產(chǎn)生脈沖短暫到百萬分之二納秒，為滿足各種應(yīng)用需求，LCLS的輸出可以在原子、分子和光學(xué)領(lǐng)域的不同設(shè)備之間進(jìn)行切換?？茖W(xué)家們預(yù)想，經(jīng)過微調(diào)之后的LCLS的脈沖可幫助排列出眾多材料的內(nèi)部原子結(jié)構(gòu)。