Nghiên cứu về vật liệu lượng tử thúc đẩy điện tử hoạt động nhanh, tiết kiệm năng lượng hơn

Các nhà nghiên cứu của DTU - Đại học Kỹ thuật Đan Mạch (Technical University of Denmark) và Chương trình Graphene Flagship đã đưa việc chế tạo mẫu vật liệu nano lên một tầm cao mới. Tạo mẫu chính xác cho vật liệu 2D là một lộ trình tiến tới tính toán và lưu trữ bằng vật liệu 2D, có thể mang lại hiệu suất tốt hơn và tiêu thụ điện năng thấp hơn nhiều so với công nghệ hiện nay.

Một trong những khám phá quan trọng nhất gần đây trong vật lý và công nghệ vật liệu là vật liệu hai chiều như graphene. Graphene mạnh hơn, mịn hơn, nhẹ hơn và dẫn nhiệt và điện tốt hơn bất kỳ vật liệu nào khác.

Tính năng độc đáo nhất của chúng có lẽ là khả năng lập trình. Bằng cách tạo ra các khuôn thức trong những vật liệu này, chúng ta có thể thay đổi đặc tính của chúng một cách đáng kể và có thể tạo ra chính xác những gì chúng ta cần.

Tại DTU, các nhà khoa học đã nghiên cứu cải tiến hiện đại trong hơn một thập kỷ để tạo khuôn thức trên vật liệu 2D, sử dụng máy in thạch bản tinh vi trong cơ sở phòng sạch rộng 1500 m2. Công việc của họ dựa trên Trung tâm Graphene có cấu trúc nano của DTU, được hỗ trợ bởi Quỹ Nghiên cứu Quốc gia Đan Mạch và một phần của The Graphene Flagship.

Hệ thống in thạch bản chùm điện tử trong DTU Nanolab có thể ghi chi tiết xuống 10 nanomet. Các phép tính của máy tính có thể dự đoán chính xác hình dạng và kích thước của các mẫu trong graphene để tạo ra các loại thiết bị điện tử mới. Chúng có thể khai thác điện tích của các đặc tính lượng tử và điện tử như spin hoặc bậc tự do, dẫn đến các phép tính tốc độ cao với mức tiêu thụ điện năng ít hơn nhiều. Tuy nhiên, những tính toán này đòi hỏi độ phân giải cao hơn cả những hệ thống in thạch bản tốt nhất có thể cung cấp: độ phân giải nguyên tử.

Hiện các nhà khoa học đang tiếp tục tiến hành nghiên cứu để có thể ứng dụng khám phá tiềm năng này vào thực tiễn trong một tương lai không xa.