English
Các nhà khoa học Mỹ đã phát triển một công nghệ giúp tăng đáng kể tốc độ truyền thông tin bằng cách thay thế các electron được sử dụng trong chất bán dẫn silicon dùng trong máy tính và điện thoại thông minh. Có những kỳ vọng rằng nó sẽ có thể giải quyết nhu cầu ngày càng tăng về chất bán dẫn do sự phát triển của trí tuệ nhân tạo (AI) và các công nghệ dữ liệu lớn đòi hỏi hiệu năng tính toán cao.
Vào ngày 27 (giờ địa phương), một nhóm nghiên cứu do Milan Delor, giáo sư hóa học tại Đại học Columbia dẫn đầu, đã thành công trong việc phát triển chất bán dẫn sử dụng các exiton được tạo ra từ siêu nguyên tử (một chất có tính chất tương tự như một nguyên tử bằng cách kết hợp nhiều nguyên tử), làm cho nó mạnh hơn các chất bán dẫn silicon hiện có và có thể xử lý thông tin nhanh hơn 6 lần.
Chất bán dẫn thông thường sử dụng điện tử để lưu trữ và truyền thông tin. Đây là phương pháp chuyển đổi dòng điện thành thông tin số bằng cách sử dụng silicon, chất này đi qua lại giữa chất dẫn và chất không dẫn điện với sự chênh lệch nhiệt độ nhỏ. Tuy nhiên, vì đặc tính của electron không thể thay đổi nên cách duy nhất để cải thiện hiệu suất bán dẫn là tăng mật độ của mạch.
Gần đây, các nhà nghiên cứu chất bán dẫn đang tập trung vào việc tìm kiếm exiton như một loại vật liệu có thể xử lý thông tin nhanh hơn thay vì các electron. Exciton là sự kết hợp giữa các electron tích điện âm và lỗ trống tích điện dương nên trung hòa về điện và không bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện trường nên được đánh giá sẽ có khả năng xử lý thông tin nhanh hơn. Tuy nhiên có một vấn đề là thông tin dễ bị biến mất do độ ổn định của hạt exiton rất thấp.
Các công ty bán dẫn cũng đang chú ý đến exciton như một công nghệ bán dẫn thế hệ tiếp theo và tiến hành nghiên cứu để giải quyết các vấn đề về độ ổn định. Năm ngoái, Samsung Electronics đã phát triển cấu trúc bán dẫn giúp tăng tính ổn định của các hạt exciton cùng với các nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học và Công nghệ Quốc gia Ulsan ( UNIST ) và Đại học Sungkyunkwan. Đây là phương pháp có thể giảm thiểu các chất kích thích biến mất trong quá trình sản xuất chất bán dẫn. IBM, một công ty bán dẫn của Mỹ, cũng đã công bố kết quả nghiên cứu về chất bán dẫn cấu trúc nano sử dụng exciton vào năm 2018, nhắm mục tiêu đây là công nghệ thế hệ tiếp theo. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Columbia đã tập trung vào Re₆ Se₈ Cl₂, một vật liệu siêu nguyên tử hai chiều, để tạo ra chất bán dẫn sử dụng các chất kích thích . Kế hoạch là tăng độ ổn định của Exciton bằng cách sử dụng phonon độc đáo phát ra từ vật liệu này. Phonon là một trong những giả hạt xuất hiện trong mọi vật liệu và được tạo ra khi các nguyên tử cấu thành dao động. Phonon được biết là có vai trò quan trọng trong việc truyền nhiệt và điện.
Các nhà nghiên cứu đã so sánh phonon được tạo ra trong Re ₆ Se ₈ Cl ₂ với một con rùa. Người ta phát hiện ra rằng nó chuyển động chậm hơn nhiều so với một phonon thông thường và kết hợp với một exciton để tạo ra một ‘exciton-polon’. Exciton-Polaron đã tăng độ ổn định và cải thiện đáng kể tốc độ xử lý thông tin.
Giáo sư Delor cho biết, “Exciton-Polaron rất nặng và có thể di chuyển chậm nhưng đều đặn như một con rùa,” đồng thời nói thêm, “Có thể xử lý thông tin nhanh hơn các electron trong silicon.”
Thông qua so sánh hiệu suất với các chất bán dẫn dựa trên silicon hiện có, các nhà nghiên cứu đã phân tích rằng ‘exciton-Polaron’ có thể xử lý thông tin nhanh hơn sáu lần. Ngoài ra, không giống như điều khiển dòng điện, nó có thể được điều khiển bằng ánh sáng, cho thấy hiệu suất sử dụng điện năng tuyệt vời.
Tuy nhiên, do Re là một trong những kim loại hiếm nhất trên Trái đất nên khả năng thương mại hóa trên thực tế không cao. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu có kế hoạch tiếp tục nghiên cứu thương mại hóa bằng cách tìm kiếm các vật liệu siêu nguyên tử khác có thể tạo ra exiton-polaron.
Giáo sư Delor cho biết: “Chúng tôi đã phát triển thiết bị hình ảnh có thể theo dõi chuyển động của exciton-polalon” và nói thêm: “Chúng tôi hy vọng có thể tìm ra các vật liệu mới và sử dụng chúng để phát triển chất bán dẫn với hiệu suất tuyệt vời”.
Kết quả nghiên cứu đã được giới thiệu trên tạp chí học thuật quốc tế ‘Science’.
>>> Tham gia đầu tư chứng khoán Hàn Quốc ngay hôm nay, tiếp cận thị trường mới tìm kiếm cơ hội đạt lợi nhuận lớn cùng chuyên gia Bucket-VN :
- Đăng ký tư vấn miễn phí và bắt tín hiệu thị trường chứng khoán Hàn Quốc tại: https://bucketvn.com/dang-ky-tu-van/
- Hotline: 028 3636 6553
- Fanpage giải trí chứng khoán: https://www.facebook.com/chiDaenggivaanhNonLa/
