In einer bahnbrechenden Entdeckung haben Forscher der University of California, Santa Barbara (UCSB) ein neues Verständnis der Elektron-Phonon-Wechselwirkungen in zweidimensionalen (2D) Halbleitern enthüllt. Ihre kürzlich veröffentlichten Ergebnisse könnten das Design elektronischer Geräte revolutionieren und sie energieeffizienter machen.
Traditionell wurden Elektron-Phonon-Wechselwirkungen als nachteilig für die elektrische Leitfähigkeit angesehen. Die UCSB-Forscher fanden jedoch heraus, dass diese Wechselwirkungen in 2D-Materialien Impuls und Energie erhalten können, was möglicherweise die Leitfähigkeit verbessert. Dieses Phänomen, das als „gekoppelte Elektron-Phonon-Hydrodynamik“ bezeichnet wird, deutet auf ein effizienteres Energietransportsystem hin.
Die Maschinenbauingenieure Bolin Liao und Yujie Quan führten Simulationen durch, die zeigten, dass sich Elektronen und Phononen kollektiv wie eine Flüssigkeit verhalten. Dies eröffnet die Tür zu einer hocheffizienten elektrischen Leitfähigkeit, selbst bei Raumtemperatur, und bietet eine praktische Alternative zur Supraleitung bei extrem niedrigen Temperaturen.
Diese Fortschritte haben erhebliche Auswirkungen auf das Design von Halbleitern. Durch die Entwicklung von Materialien zur Förderung von Impulserhaltungskollisionen können wir Geräte herstellen, die weniger Energie verbrauchen. Die Forschung unterstreicht auch das Potenzial von 2D-Materialien für Elektronik der nächsten Generation, einschließlich spinbasierter und ladungsbasierter Transistoren.
In verwandten Nachrichten erhielt der UCSB-Materialien-Assistenzprofessor Daniel Oropeza den Global Young Investigator Award 2025. Diese Auszeichnung unterstreicht die wachsenden Fortschritte bei der Verwendung von 2D-Materialien für fortschrittliche elektronische Anwendungen.