“熱淬火”技術能切換量子材料導電狀態
有望將電子產品運行速度提升千倍
2025年07月02日08:36 | 來源:科技日報
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原標題:“熱淬火”技術能切換量子材料導電狀態
美國東北大學與布朗大學等機構科學家通過精確控制加熱和冷卻,即所謂的“熱淬火”技術,讓量子材料在導電與絕緣狀態間精准切換。這項發表於最新一期《自然·物理學》的研究,將為現有電子技術帶來巨大進步,未來採用量子材料的處理器,運行速度有望達到現有硅基芯片的千倍以上。
研究團隊將1T-二硫化鉭(1T-TaS2)這種特殊材料置於特定光照條件下,在接近室溫的環境中,首次實現了可穩定維持數月的“隱藏金屬態”。這種材料如同電子世界的“變形金剛”,既能像銅線般導電,又能像橡膠般絕緣,且狀態轉換隻需瞬間完成。
量子材料在金屬導電狀態和絕緣狀態之間快速切換,這種效應就像晶體管切換電子信號。當前處理器的工作頻率在千兆赫級別,而量子材料的應用可能直接將這個數字提升千倍,達到太赫茲級別。
過去科學家面臨兩大難題:一是材料狀態轉換難以持久,往往只能維持幾毫秒﹔二是需要在接近絕對零度的極端環境下操作。最新研究不僅將操作溫度提升到實用范圍,更讓材料狀態可穩定保持數月。
傳統電子設備需要同時使用導電和絕緣材料,並精確控制兩者界面。最新研究意味著,未來僅需一種材料,通過光照調控就能實現全部功能。
研究團隊強調,現有半導體三維堆疊技術已接近物理極限,為進一步提升信息存儲能力和工作速度,需要全新的范式。量子計算是解決途徑之一,材料創新則是另一種解決途徑,這正是最新研究的真正意義所在。(記者劉霞)
(責編:郝孟佳、李昉)
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