Trong thời đại công nghệ phát triển nhanh chóng, việc cải thiện hiệu suất của thiết bị điện tử luôn là một thách thức lớn. Một nghiên cứu mới đây đã chỉ ra rằng, việc ứng dụng vật liệu lượng tử có thể mang lại những bước tiến vượt bậc, giúp thiết bị điện tử hoạt động nhanh hơn gấp 1.000 lần so với công nghệ hiện tại.
Trong nghiên cứu này, Alberto De la Torre đã áp dụng một phương pháp nung nóng và làm mát có kiểm soát để biến đổi vật liệu lượng tử giữa hai trạng thái: dẫn điện và cách điện. Điều này cho phép vật liệu hoạt động hiệu quả hơn trong các thiết bị điện tử như máy tính xách tay và điện thoại thông minh.
Theo thông tin từ một tạp chí khoa học uy tín, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng, việc kiểm soát nhiệt độ của vật liệu 1T-TaS₂ có thể giúp nó chuyển đổi giữa hai trạng thái này một cách linh hoạt. Vật liệu này không chỉ có khả năng thay thế silicon mà còn có thể thực hiện các tác vụ nhanh hơn và chiếm ít không gian hơn.
Nếu 1T-TaS₂ được áp dụng trong các thiết bị điện tử, khả năng xử lý thông tin của chúng có thể tăng lên gấp 1.000 lần. “Các bộ xử lý hiện tại hoạt động ở tần số gigahertz, trong khi vật liệu mới có thể đạt tần số terahertz”, De la Torre cho biết.
Phương pháp làm nguội nhiệt mà nhóm nghiên cứu sử dụng bao gồm việc chiếu ánh sáng lên vật liệu, giúp kích hoạt các đặc tính lượng tử độc đáo của nó. Đặc biệt, trong trường hợp của 1T-TaS₂, đặc tính này cho phép vật liệu trở thành dẫn điện kim loại.
Trước đây, các nhà khoa học đã từng đạt được trạng thái “kim loại ẩn” ở nhiệt độ cực thấp, nhưng chỉ trong thời gian ngắn. Nghiên cứu mới cho thấy rằng, với các biến động nhiệt ở nhiệt độ thực tế (khoảng -73 độ C), vật liệu này có thể duy trì độ dẫn điện trong thời gian dài hơn, thậm chí lên đến nhiều tháng.
Khi không có ánh sáng chiếu vào, nhiệt độ của vật liệu sẽ giảm và 1T-TaS₂ sẽ trở lại trạng thái cách điện ban đầu. Điều này tương tự như cách mà bóng bán dẫn hoạt động, một thành phần quan trọng trong hầu hết các thiết bị điện tử hiện đại.
Việc tìm kiếm cách chuyển đổi giữa các trạng thái dẫn điện ở nhiệt độ cao hơn là một bước tiến quan trọng trong việc thay thế công nghệ silicon truyền thống. Vật liệu lượng tử không chỉ giúp giảm kích thước mà còn tăng tốc độ tính toán nhờ vào khả năng điều khiển độ dẫn điện bằng ánh sáng. Nghiên cứu này mở ra một tương lai mới cho ngành công nghiệp điện tử, giúp các kỹ sư có thể kiểm soát ngay lập tức các đặc tính của vật liệu.
Những phát hiện này không chỉ mang lại hy vọng cho sự phát triển của thiết bị điện tử mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ vật liệu lượng tử.
