“超原子”（superatomic）材料已成為已知最快的半導(dǎo)體，并且可能導(dǎo)致計(jì)算機(jī)芯片的速度比當(dāng)今任何可用的任何產(chǎn)品快數(shù)百或數(shù)千倍。

這之所以如此重要，是因?yàn)殡m然半導(dǎo)體是現(xiàn)代技術(shù)的重要組成部分，因?yàn)樗鼈兛梢詫?dǎo)電并將其推向一個(gè)方向，但這些材料會(huì)遇到阻力，降低其效率并產(chǎn)生熱量（參見(jiàn)過(guò)熱的智能手機(jī)），這意味著他們需要保持冷靜才能發(fā)揮最佳狀態(tài)。這就是數(shù)據(jù)中心消耗如此多能源的原因——他們需要它來(lái)保持所有電子設(shè)備足夠冷以運(yùn)行。

相比之下，超導(dǎo)體沒(méi)有電阻，但它們僅在非常特殊的情況下起作用，例如在絕對(duì)零溫度或在破碎壓力下。（今年早些時(shí)候，一群韓國(guó)研究人員聲稱發(fā)現(xiàn)了一種可以在室溫下工作的超導(dǎo)體，引起了很大爭(zhēng)議，但他們的發(fā)現(xiàn)最終被證明是不準(zhǔn)確的。）

計(jì)算機(jī)芯片晶體管中使用的硅半導(dǎo)體依靠電子流來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，但這些粒子往往會(huì)劇烈分散，以熱量的形式浪費(fèi)能量，并減慢數(shù)據(jù)從 A 到 B 所需的時(shí)間。

現(xiàn)在，紐約哥倫比亞大學(xué)的Milan Delor和他的同事在化學(xué)式為Re6Se8Cl2的材料中發(fā)現(xiàn)了一種更快、更高效的半導(dǎo)體。它由錸、硒和氯組成，是一種超原子材料，其中原子形成簇，但在某些方面仍然像原始元素一樣。

實(shí)際上，被稱為激子的粒子在這種材料中的移動(dòng)速度比電子在硅中的移動(dòng)速度要慢，但至關(guān)重要的是，它們以箭頭直線移動(dòng)，因此它們移動(dòng)相似距離的速度要快得多。

如果可以用這種新材料制造使用激子而不是電子的晶體管，那么他們可以將其從晶體管的一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)而不會(huì)發(fā)生散射，這將允許它們從 A 到 B 的某個(gè)地方移動(dòng) 100 到 1000 次比硅芯片中的電子還要快。

如果你想千兆赫處理器，這從目前的技術(shù)是不可能的。但借助新材料，原則上晶體管的開關(guān)速度可以達(dá)到數(shù)百千兆赫甚至太赫茲，”Delor 說(shuō)?！霸瓌t上，我們預(yù)測(cè)性能提升將是巨大的?！?/p>

Delor 說(shuō)，使用這種材料的工作計(jì)算機(jī)芯片還需要幾十年的時(shí)間。工程師們花了幾十年的時(shí)間來(lái)完善硅芯片制造技術(shù)，而改用新材料基本上會(huì)讓他們回到原點(diǎn)。錸也是地殼中最稀有的元素之一，而硅是第二豐富的元素，因此使用Re6Se8Cl2制造的芯片可能會(huì)保留用于航天器和量子計(jì)算機(jī)等利基應(yīng)用。

聲子又與稱為激子的粒子結(jié)合形成一種全新的粒子：激子-聲子。

這些粒子能夠以令人難以置信的速度移動(dòng)——比電流通過(guò)硅的速度還要快。它們也非常高效，產(chǎn)生的熱量很少。

但在論文中，科學(xué)家們采取了謹(jǐn)慎樂(lè)觀的立場(chǎng)。他們解釋說(shuō)，這種材料可以為可在室溫下運(yùn)行的電子設(shè)備提供更有效的基礎(chǔ)，這也將使設(shè)備變得更小。最終，使用 Re6Se8Cl2 作為半導(dǎo)體“可能預(yù)示著一個(gè)基本上無(wú)損的納米電子學(xué)時(shí)代”，他們說(shuō)。

審核編輯：劉清