Vật liệu bán dẫn nhanh nhất thế giới
So sánh giữa cấu trúc silicon (trái) và Re6Se8Cl2 (phải). Ảnh: Jack Tulyag
Chủ yếu cấu tạo từ silicon, vật liệu bán dẫn có mặt trong module bộ nhớ, bộ vi xử lý và nhiều loại chip ở tất cả thiết bị điện tử từ smartphone tới lò nướng bánh. Tuy nhiên, tất cả vật liệu bán dẫn đều bị mất năng lượng dưới dạng nhiệt. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu ở Đại học Columbia tìm ra một vật liệu bán dẫn siêu nguyên tử mới hiệu quả hơn bất kỳ sản phẩm nào trước đây. Trong các thí nghiệm, vật liệu bán dẫn này vận chuyển giả hạt nhanh gấp đôi so với electron di chuyển qua silicon, biến nó thành chất bán dẫn nhanh nhất thế giới, IFL Science hôm 30/10 đưa tin.
Do cấu trúc nguyên tử, mọi vật liệu đều rung. Những rung động này sinh ra hạt lượng tử gọi là phonon. Phonon khiến hạt mang năng lượng trong thiết bị điện tử phân tán, làm chậm tốc độ truyền thông tin. Tuy nhiên, chất bán dẫn siêu nguyên tử gọi là Re6Se8Cl2 không bị ảnh hưởng bởi quy luật này. Khác với vật liệu thông thường, trong đó hạt mang năng lượng phân tán khi tiếp xúc với phonon, ở Re6Se8Cl2, chúng liên kết với nhau. Sự liên kết đó hình thành giả hạt độc đáo gọi là exciton - polaron. Chúng có thể di chuyển mà không bị phân tán, hứa hẹn mở đường cho các thiết bị nhanh và hiệu quả hơn. Các nhà nghiên cứu mô tả về Re6Se8Cl2 trên tạp chí Science.
Giả hạt không chỉ lao qua Re6Se8Cl2 ở vận tốc nhanh gấp đôi electron trong silicon, chúng còn có thể vượt qua khoảng cách lớn. Thay vì dùng điện, giả hạt được điều khiển bằng ánh sáng, có nghĩa về mặt lý thuyết, thiết bị dựa trên cấu hình như vậy có thể tuần hoàn ở quy mô femto giây, nhanh gấp 6 lần so với chip gigahert. Tất cả những điều này có thể đạt được ở nhiệt độ phòng. "Về mặt vận chuyển năng lượng, Re6Se8Cl2 nổi lên như vật liệu bán dẫn tốt nhất mà chúng tôi từng biết", giáo sư Milan Delor ở Đại học Columbia, nhận xét.
Hành trình của Re6Se8Cl2 bắt đầu trong phòng thí nghiệm của tiến sĩ Xavier Roy đến từ khoa Hóa học ở Đại học Columbia, nơi chuyên tạo ra siêu nguyên tử. Đây là những cụm nguyên tử đóng vai trò như một vật thể với đặc điểm khác các nguyên tố cấu thành. Re6Se8Cl2 cấu tạo từ nguyên tử rhenium (Re), selenium (Se), và chlo (Cl). Khi Jack Tulyag, nghiên cứu sinh tiến sĩ ở Phòng thí nghiệm Milan, lần đầu tiên giới thiệu nó, mục đích của anh không phải là tìm ra một vật liệu bán dẫn đột phá. Thay vào đó, mục đích chính là kiểm tra độ phân giải của kính hiển vi mới trên vật liệu. Tuy nhiên, kết quả khiến họ rất bất ngờ. Thay vì tốc độ di chuyển chậm chạp, họ chứng kiến chuyển động ở tốc độ nhanh chưa từng thấy.
Dù tiềm năng của Re6Se8Cl2 rất đáng chú ý, nó vẫn có mặt hạn chế. Một thành phần chủ chốt là nguyên tố rhenium thuộc hàng hiếm nhất hành tinh nên có giá khá đắt đỏ. Nhóm nghiên cứu đang nỗ lực tìm kiếm các vật liệu siêu nguyên tử khác có thể vượt qua Re6Se8Cl2, với thành phần cấu tạo từ nguyên tố hóa học phổ biến hơn.
Theo vnexpress.net
Tin cùng chuyên mục
- Hội nghị khoa học về chẩn đoán và điều trị bệnh lý tim mạch 28.10.2023 | 12:02 PM
- Ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất nước mắm 15.02.2023 | 18:51 PM
- Tàu container lớn nhất thế giới 13.02.2023 | 08:42 AM
- Phát triển thị trường khoa học và công nghệ đồng bộ, hiệu quả, hiện đại và hội nhập 23.09.2022 | 21:19 PM
- Hội thảo tư vấn, phản biện về cơ chế, chính sách hỗ trợ các hoạt động phát triển khoa học, công nghệ 07.06.2022 | 16:39 PM
- Chuyển đổi số - chuyển đổi từ nhận thức 24.05.2022 | 08:56 AM
- Chuyển đổi số - bắt kịp, đi cùng, vượt lên phát triển kinh tế - xã hộiKỳ 1: Xây dựng chính quyền số từ nền tảng chính quyền điện tử 04.04.2022 | 08:49 AM
- Lễ tổng kết và trao giải Hội thi, Cuộc thi sáng tạo khoa học - công nghệ và kỹ thuật năm 2020 - 2021 14.12.2021 | 16:38 PM
- Robot thu hoạch táo tự động 21.11.2021 | 13:53 PM
- Sở Khoa học và Công nghệ: Kiểm tra tình hình thực hiện đề tài khoa học và công nghệ cấp tỉnh tại huyện Quỳnh Phụ 07.11.2021 | 15:41 PM
Xem tin theo ngày
-
Nguyên Chủ tịch nước Nguyễn Minh Triết dâng hương tưởng niệm Chủ tịch Hồ Chí Minh
- Tận dụng thời cơ, phát huy hết tiềm năng, thế mạnh nội lực và thể hiện được quyết tâm cao nhất, đóng góp xứng đáng vào quá trình thực hiện mục tiêu phát triển chung của tỉnh
- Kỳ họp thứ bảy, HĐND tỉnh khóa XVII nhiệm kỳ 2021- 2026 thành công tốt đẹp
- Đoàn kết, sáng tạo, đồng sức đồng lòng, nỗ lực phấn đấu thực hiện thắng lợi, toàn diện các chỉ tiêu kế hoạch năm 2024 và cả giai đoạn 2021 – 2025
- Thẳng thắn, trách nhiệm trong chất vấn và trả lời chất vấn tại kỳ họp thứ bảy, HĐND tỉnh khóa XVII
- Kỳ họp thứ bảy, HĐND tỉnh khóa XVII: Thảo luận, chất vấn nhiều vấn đề cử tri và nhân dân quan tâm
- Thống nhất nội dung thảo luận tổ, ý kiến thảo luận tại hội trường
- Thảo luận tổ: Trách nhiệm, tâm huyết, thẳng thắn
- Công bố kết quả lấy phiếu tín nhiệm đối với 26 người giữ chức vụ do HĐND tỉnh khóa XVII, nhiệm kỳ 2021 – 2026 bầu
- Thực hiện quy trình lấy phiếu tín nhiệm đối với 26 người giữ chức vụ do HĐND tỉnh bầu