Новый «суператомный» материал стал самым быстрым полупроводником в истории
Ученые из Колумбийского университета описали новый полупроводниковый материал, который превосходит все остальные. Этот материал, известный как Re 6 Se 8 Cl 2, состоит из смеси рения, селена и хлора. Его атомы группируются вместе и ведут себя как один большой атом — «суператом», пишет New Atlas.
В любом материале атомная структура излучает крошечные вибрации, которые распространяются как квантовые частицы, называемые фононами. Они могут рассеивать частицы, несущие энергию, такие как электроны или экситоны. Эта энергия быстро теряется в виде тепла, и управлять ею непросто, что препятствует разработке электронных микросхем и систем.
У Re 6 Se 8 Cl 2 есть маленькая хитрость в рукаве. Его экситоны не рассеиваются при столкновении с фононами, а фактически связываются с ними, создавая другую форму квазичастиц. Ее называют акустическими экситон-поляронами. Они все еще могут переносить энергию, но движутся гораздо медленнее, чем обычные экситоны. Как это ни парадоксально, в конечном итоге это приводит к более высоким скоростям, чем в случае с популярным кремнием.
Специалисты сопоставляют открытие с историей о черепахе и зайце. Электроны могут очень быстро перемещаться по кремнию, но имеют тенденцию отскакивать повсюду, а это не самый эффективный путь перемещения. С другой стороны, поляроны [квазичастицы] в Re 6 Se 8 Cl 2 медленнее, а еще на них не влияют другие фононы, поэтому они движутся дальше и более последовательно с течением времени.
По сути, ученые обнаружили, что поляроны в Re 6 Se 8 Cl 2 движутся примерно в два раза быстрее, чем электроны в кремнии. Принимая во внимание, что ими можно управлять с помощью света, а не электричества, по оценкам команды, теоретические электронные устройства, изготовленные с использованием этого материала, могут работать на шесть порядков быстрее, чем все ныне существующие.
«С точки зрения транспортировки энергии Re 6 Se 8 Cl 2 является лучшим полупроводником, о котором мы знаем, по крайней мере, на данный момент», — говорит Милан Делор, автор исследования.
К сожалению, рений слишком редкий и дорогой элемент для потребительских товаров, поэтому вряд ли созданная учеными смесь когда-либо выйдет на рынок. Сейчас специалисты пытаются создать ее аналог, работая с более доступными ингредиентами.
Смотрите, как выглядят окружающие нас вещи под микроскопом:
