Một đột phá mới trong lĩnh vực vật liệu lượng tử có thể giúp thiết bị điện tử hoạt động nhanh gấp 1.000 lần so với công nghệ hiện nay. Theo nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature Physics, các nhà khoa học đã phát hiện rằng vật liệu 1T-TaS₂ có khả năng chuyển đổi linh hoạt giữa trạng thái cách điện và dẫn điện chỉ bằng cách điều chỉnh nhiệt độ.

Bí mật vật liệu lượng tử có thể làm máy tính nhanh hơn 1.000 lần
Một đột phá mới trong lĩnh vực vật liệu lượng tử có thể giúp thiết bị điện tử hoạt động nhanh gấp 1.000 lần so với công nghệ hiện nay.

1T-TaS₂ là một loại vật liệu lượng tử đặc biệt, có tiềm năng thay thế silicon trong các thiết bị điện tử như điện thoại thông minh và máy tính xách tay. Không giống như vật liệu bán dẫn thông thường, 1T-TaS₂ có thể đóng vai trò vừa cách điện vừa dẫn điện, tùy thuộc vào nhiệt độ tác động lên nó. Điều này có nghĩa là cùng một vật liệu có thể thực hiện chức năng giống như bóng bán dẫn nhưng với tốc độ nhanh hơn nhiều và chiếm ít không gian hơn.

Nhóm nghiên cứu đã áp dụng phương pháp gọi là "làm nguội nhiệt", trong đó ánh sáng được sử dụng để kích hoạt vật liệu tăng nhiệt độ, từ đó thay đổi trạng thái điện của nó. Trước đây, trạng thái "kim loại ẩn" của 1T-TaS₂ chỉ tồn tại ở nhiệt độ cực thấp và trong thời gian rất ngắn. Tuy nhiên, nghiên cứu mới cho thấy trạng thái này có thể duy trì ổn định trong nhiều tháng ở mức nhiệt độ khoảng âm 73 độ C.

"Hiện tại, các bộ xử lý thường hoạt động ở tần số gigahertz. Vật liệu mới này có thể giúp tăng tốc độ xử lý lên tới mức terahertz" nhà vật lý vật liệu Alberto de la Torre từ Đại học Northeastern, tác giả chính của nghiên cứu, chia sẻ.

Ngoài việc tăng tốc độ xử lý, 1T-TaS₂ còn giúp tiết kiệm diện tích vì tích hợp được cả hai trạng thái dẫn và cách điện trong cùng một cấu trúc. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh thiết bị điện tử ngày càng thu nhỏ và yêu cầu cao về hiệu năng.

Khả năng kiểm soát tức thời tính chất điện của vật liệu thông qua ánh sáng mang lại một hướng đi mới cho ngành công nghệ phần cứng. Thay vì phải phụ thuộc hoàn toàn vào các vi mạch silicon dày đặc, các kỹ sư có thể thiết kế hệ thống nhanh hơn, gọn nhẹ hơn và tiết kiệm năng lượng hơn rất nhiều.

Nghiên cứu này được xem là một bước tiến lớn, mở ra tương lai cho thế hệ thiết bị điện tử siêu tốc và thông minh hơn trong những năm tới.