Chìa khóa mở ra triển vọng này chính là các exiton (exciton).

Exiton được xếp vào dạng quasiparticle kỳ lạ (trông giống như hạt nhưng không phải), chỉ tồn tại trong chất bán dẫn và vật liệu cách điện. Mới đây, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Bách khoa École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) Thụy Sĩ tuyên bố đã tìm ra cách kiểm soát luồng exiton này, đồng thời còn phát hiện thêm nhiều thuộc tính mới của loại quasiparticle – điều mà họ khẳng định có thể đem tới viễn cảnh về một thế hệ thiết bị điện tử mới với các bóng bán dẫn hầu như không, hoặc chỉ bị thất thoát rất ít năng lượng do tỏa nhiệt. Kết quả này đã được công bố trên tạp chí Nature Photonics trong tuần vừa rồi.

Bước đột phá trong nghiên cứu vật lý. Ảnh: EPFL.

Các nhà nghiên cứu tại EPFL vừa tạo ra một bước đột phá trong nghiên cứu exiton với khả năng ứng dụng rất cao trong lĩnh vực điện tử. Ảnh: EPFL.

Exiton được tạo thành khi các electron hấp thụ ánh sáng, di chuyển đến dãy năng lượng cao hơn và để lại phía sau một lỗ trống điện tử (electron hole) – nơi trước đó từng là electron. Bởi vì electron có điện tích âm và lỗ trống điện tử mang điện dương, cho nên cả hai sẽ kết hợp lại cùng nhau để tạo thành cái gọi là exciton – thứ đặc biệt dễ thao tác trong các vật liệu 2D, chẳng hạn những cấu trúc cơ bản chỉ bao gồm một vài nguyên tử dày đặc như carbon. Các nhà khoa học tại EPFL nhận thấy, bằng cách sử dụng tia laser để tạo ánh sáng và dịch chuyển vị trí của vật liệu 2D đi một chút thì exiton sinh ra hoàn toàn có thể làm biến đổi một số thuộc tính của ánh sáng.

Độ trũng của exciton là thuật ngữ chỉ thuộc tính liên quan đến mức năng lượng mà nó có. Thông qua việc kiểm soát cả độ trũng lẫn thuộc tính của ánh sáng, chúng ta hoàn toàn có thể mã hóa thông tin ở cấp độ nano – quá trình được gọi là valleytronics (trũng điện tử), về bản chất rất giống với hệ nhị phân (0 và 1), nền tảng của tất cả các máy tính. TS. Andras Kis, người đứng đầu Phòng Thí nghiệm Điện tử và Cấu trúc cấp nano (Laboratory of Nanoscale Electronics and Structures) tại EPFL cho biết: “Trong các nghiên cứu thao tác với exiton của mình, chúng tôi nhận thấy đã tìm ra một phương pháp tiếp cận rất khác, hứa hẹn mở ra một ngành nghiên cứu hoàn toàn mới trong lĩnh vực điện tử, mặc dù chưa thể nhận thức đầy đủ về phạm vi của nó.”

Theo Futurism: