Live Science hôm 10/7 đưa tin, trong nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Nature Physics, các nhà khoa học phát hiện kiểm soát quá trình nung nóng và làm lạnh một vật liệu lượng tử cho phép nó vừa cách điện vừa dẫn điện, tùy theo nhiệt độ. Vật liệu mang tên 1T-TaS₂, có thể thay thế bộ phận silicon thông thường trong thiết bị điện tử, bao gồm máy tính xách tay và điện thoại thông minh. Vật liệu lượng tử có thể hoàn thành cùng một tác vụ nhanh hơn nhưng chiếm không gian ít hơn hẳn.
Nếu vật liệu như 1T-TaS₂ được sử dụng trong thiết bị điện tử, lượng thông tin mà chúng có thể xử lý trong một giây sẽ tăng gấp 1.000 lần. "Các bộ xử lý hiện nay hoạt động ở tần số gigahertz. Vật liệu mới cho phép thay đổi tốc độ đến tần số terahertz", Alberto de la Torre, nhà vật lý vật liệu tại Đại học Northeastern, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.
Kỹ thuật mà nhóm nghiên cứu sử dụng gọi là làm nguội nhiệt, bao gồm chiếu ánh sáng lên vật liệu có đặc tính lượng tử độc đáo khi được kích hoạt để tăng nhiệt độ. Trong trường hợp 1T-TaS₂, đặc tính được kích hoạt là độ dẫn điện kim loại.
Các nhà nghiên cứu đã từng đạt trạng thái "kim loại ẩn" này nhưng chỉ ở nhiệt độ cực lạnh và kéo dài chưa đầy một giây. Nghiên cứu mới cho thấy đặc tính này có thể đạt được bằng các biến động nhiệt ở nhiệt độ thực tế hơn (khoảng -73 độ C). Hơn nữa, vật liệu 1T-TaS₂ có thể duy trì độ dẫn điện trong nhiều tháng mỗi lần với phương pháp trên.
Khi không chiếu sáng, nhiệt độ của vật liệu giảm và 1T-TaS₂ trở lại trạng thái cách điện ban đầu. Kết quả tương tự bóng bán dẫn, thiết bị có trong phần lớn đồ điện tử hiện đại giúp điều khiển dòng điện.
Tìm cách chuyển đổi giữa các trạng thái dẫn điện ở nhiệt độ cao hơn là bước ngoặt để thay thế công nghệ dựa trên silicon. Vật liệu bán dẫn silicon truyền thống chứa nhiều thành phần dày đặc và bị giới hạn về mặt không gian. Do kỹ thuật mới kết hợp cả tính chất dẫn điện và cách điện trong một đối tượng, vật liệu lượng tử có thể thực hiện tác vụ tương tự bộ phận silicon trong khi sử dụng ít không gian hơn. Làm nguội nhiệt cũng có thể tăng tốc độ tính toán nhờ dựa vào ánh sáng để kiểm soát độ dẫn điện. Nghiên cứu của Torre và cộng sự mở ra tương lai mới cho thiết bị điện tử, giúp kỹ sư kiểm soát ngay lập tức đặc tính của vật liệu.
An Khang (Theo Live Science, Đại học Northeastern)