I semiconduttori, tra cui il silicio, sono essenziali per il funzionamento di computer, smartphone e dispositivi elettronici che fanno parte della nostra vita quotidiana. Tuttavia, presentano delle limitazioni dovute alla struttura atomica dei materiali che li compongono, che causa la dispersione delle particelle chiamate fononi.
Questa dispersione, a sua volta, rallenta il trasporto di energia e informazioni nei dispositivi elettronici, generando perdite di energia sotto forma di calore e limitando la velocità di trasferimento delle informazioni.
In un articolo pubblicato su Science, un team di chimici dell'Università di Columbia ha descritto un semiconduttore superatomico chiamato Re6Se8Cl2, che rappresenta il semiconduttore più veloce ed efficiente mai creato.
A differenza dei semiconduttori tradizionali, in cui gli eccitoni si disperdono quando interagiscono con i fononi, in Re6Se8Cl2, gli eccitoni si legano ai fononi, generando quasiparticelle chiamate eccitoni-polari acustici.
Queste particelle mostrano un comportamento balistico, il che significa che si muovono senza dispersioni.
Gli esperimenti hanno dimostrato che gli eccitoni-polari acustici in Re6Se8Cl2 si muovono a una velocità doppia rispetto agli elettroni nel silicio e possono attraversare lunghe distanze in tempi brevi.
Poiché possono durare per un periodo significativo, si ritiene che possano coprire notevoli distanze. Inoltre, essendo controllati dalla luce, invece che da una corrente elettrica, potrebbero consentire elaborazioni estremamente rapide nei dispositivi.
Tuttavia, Re6Se8Cl2 è improbabile che venga utilizzato in prodotti commerciali, poiché il suo primo elemento, il Renio, è raro ed estremamente costoso. Nonostante ciò, la scoperta apre la strada alla ricerca di altri materiali con proprietà simili.
Gli scienziati sono interessati a esplorare una vasta gamma di materiali superatomici, e semiconduttori bidimensionali, che potrebbero mostrare comportamenti promettenti in termini di trasporto di energia e informazioni.
Questo avanzamento potrebbe portare a dispositivi elettronici più veloci ed efficienti e ha il potenziale per rivoluzionare l'industria dei semiconduttori.