Teknoloji dünyasında, silikon gibi standart yarı iletkenlerin sınırlamalarını aşan özel bir kuantum malzemesi, enerji taşıma konusunda yeni bir hız rekoru kırdı. Bu yeni malzeme, elektronların silikondan iki kat daha hızlı hareket etmesini sağlayarak, bilgi ve enerji transferinde çığır açan bir performans sergiliyor.
Yarı iletkenlerde, elektronlar boş bir noktadan diğerine atlayabilir. Bu durum, teknik olarak bir delik olarak adlandırılır. Elektronlar kendi başlarına hareket edebilir veya delikle birlikte hareket edebilirler.
Bu ikinci durumda, gerçek bir parçacık gibi davranan ancak aslında sadece tuhaf bir etkileşim olan bir kuaziparçacık olan eksiton oluşur.
Yarı iletkenlerde rol oynayan tek kuaziparçacık bu değil.
Malzemenin doğal titreşimleri de, fononlar olarak bilinen kuaziparçacıklar tarafından temsil edilebilir ve bunlar eksitonlarla etkileştiğinde, onları saçarak ısı açığa çıkarır ve yarı iletkenler aracılığıyla bilgi ve enerjinin seyahat edebileceği maksimum hızı azaltır.
Ancak bu yeni malzeme ile durum farklı. Söz konusu yeni malzeme Renyum, Selenyum ve Klor’den oluşuyor ve kimyasal formülü Re6Se8Cl2 olarak biliniyor. Bu malzemede, fononlar ve eksitonlar arasında garip bir şey oluyor.
Saçılma yerine, yeni bir kuaziparçacık olan akustik eksiton-polaron oluşturuyorlar. Bu yeni kuaziparçacık, elektronların silikondan geçtiği hızın iki katı bir bilgi ve enerji transferine olanak tanıyor.
Ancak bu sadece hareket değil, aynı zamanda işlem hızı da. Bu kuaziparçacıklar elektrik akımı yerine ışıkla kontrol ediliyor, bu da işleme hızının mevcut yarı iletkenlerden milyonlarca kez daha hızlı olabileceği potansiyeline sahip.
Ve bu kuantum etkilerinin belirmesi için çok düşük sıcaklıklara soğutulması gerekmeyecek.
Columbia Üniversitesi’nden kimya profesörü Milan Delor, “Enerji taşıma açısından, Re6Se8Cl2 şimdiye kadar bildiğimiz en iyi yarı iletken” diyor.
Bu inanılmaz ve beklenmedik özelliği Re6Se8Cl2’de keşfeden ekip, şimdi bu akustik eksiton-polaronun bu malzemede neden ortaya çıktığını anlamaya çalışıyor. Bu anlayış, daha iyi yarı iletkenler arayışında önemli.
Renyum, Dünya’daki en nadir elementlerden biri olduğu için bu yarı iletkenin ticari uygunluğu yok. Ancak bu özelliğin bu malzemede bulunması, başka yerlerde de bulunabileceğini düşündürüyor.
Delor, “Bu, sürdürülebilir oda sıcaklığında balistik eksiton taşımacılığını gördüğümüz tek malzeme. Ancak şimdi, daha önce düşünmediğimiz diğer malzemelerin bu davranışa sahip olabileceğini tahmin etmeye başlayabiliriz” diyor. “Akustik polaron oluşumu için uygun özelliklere sahip süperatomik ve diğer 2D yarı iletken malzemelerin tüm bir ailesi var.”
