Do produkcji półprzewodników zazwyczaj wykorzystuje się krzem. Ich przewodność elektryczną można modyfikować, a badacze nie ustają w wysiłkach, by uzyskać jak najszybszą transmisję z wykorzystaniem tych elementów. Z publikacji zamieszczonej na łamach Science wynika, że opracowany niedawno półprzewodnik jest rekordowy jeśli chodzi o transport energii.
Czytaj też: Nadprzewodnictwo, jakiego jeszcze nie było. Jego nowa forma robi wrażenie nie tylko na papierze
A wszystko to w warunkach otoczenia, tj. w temperaturze pokojowej. Rekordowy materiał składa się z renu, selenu i chloru. Jego wzór chemiczny to Re6Se8Cl2, a szczególnie intrygujące okazuje się jego zachowanie, gdy dochodzi do interakcji między fononami i ekscytonami. Wbrew oczekiwaniom, nie dochodzi do ich rozdzielenia, lecz połączenia i powstania kwazicząstki zwanej akustycznym ekscytonem-polaronem.
Dlaczego to dziwne? Choćby ze względu na fakt, że fonony – gdy już wchodzą w interakcje z ekscytonami – to zwykle prowadzą do ich rozpraszania. Reakcji tej towarzyszy uwalnianie ciepła oraz spadek prędkości, z jaką energia i informacje poruszają się za pośrednictwem półprzewodników. Dzięki nowemu podejściu, opracowanemu przez naukowców z Columbia University, udało się tego uniknąć.
Półprzewodniki krzemowe miały do tej pory ograniczenia w zakresie prędkości przesyłania danych i energii. Nowy wariant bije pod tym względem wszelkie rekordy
Mówimy bowiem o możliwości przesyłania informacji i energii dwukrotnie szybciej niż miało to miejsce w przypadku elektronów poruszających się w krzemowych półprzewodnikach. Poza tempem przemieszczania się, istotna jest też prędkość, z jaką przetwarzane są informacje. W odróżnieniu od klasycznych rozwiązań, w których kontrola jest sprawowana za pośrednictwem prądu, tutaj kluczową rolę odgrywa światło. Z tego względu przetwarzanie może być milion razy szybsze niż w przypadku dotychczas stosowanych półprzewodników.
Jeśli myślicie, iż na tym potencjalne zalety się kończą, to musimy wyprowadzić was z błędu. Proponowana technologia nie wymaga chłodzenia do skrajnie niskich temperatur. Wręcz przeciwnie: płynące z jej wykorzystania korzyści stają się widoczne już w temperaturze pokojowej. Według autorów ostatnich badań, ich półprzewodnik jest najlepszym znanym nauce. To mocne słowa, które nie wydają się bezpodstawne.
Niestety, gdy coś brzmi zbyt pięknie, by było prawdziwe, to czasami może się okazać, że faktycznie nie jest do końca realne. W tym przypadku osiągnięte wyniki są jak najbardziej rzeczywiste, ale problem tkwi gdzieś indziej. Chodzi o ograniczoną dostępność renu. Ten jest w końcu jednym z najrzadszych pierwiastków na Ziemi, dlatego trudno sobie wyobrazić, by opisywany półprzewodnik mógł być produkowany i wykorzystywany na dużą skalę. Jedyna nadzieja pozostaje w tym, że uda się kiedyś znaleźć gigantyczne zasoby renu lub naukowcy znajdą dla niego alternatywę, która nie wpłynie negatywnie na osiągane rezultaty.
