In een baanbrekende ontdekking hebben onderzoekers van de Universiteit van Californië, Santa Barbara (UCSB) een nieuw inzicht onthuld in de interacties tussen elektronen en fononen in tweedimensionale (2D) halfgeleiders. Hun bevindingen, die onlangs zijn gepubliceerd, zouden het ontwerp van elektronische apparaten radicaal kunnen veranderen, waardoor ze energiezuiniger worden.
Traditioneel werden elektron-fononinteracties gezien als schadelijk voor de elektrische geleidbaarheid. De UCSB-onderzoekers ontdekten echter dat in 2D-materialen deze interacties impuls en energie kunnen behouden, wat mogelijk de geleidbaarheid verbetert. Dit fenomeen, aangeduid als "gekoppelde elektron-fononhydrodynamica", suggereert een efficiënter energietransportsysteem.
Werktuigbouwkundigen Bolin Liao en Yujie Quan voerden simulaties uit, waaruit bleek dat elektronen en fononen zich collectief gedragen als een vloeistof. Dit opent de deur naar een zeer efficiënte elektrische geleidbaarheid, zelfs bij kamertemperatuur, en biedt een praktische alternatief voor supergeleiding bij ultralage temperaturen.
Deze ontwikkelingen hebben aanzienlijke gevolgen voor het ontwerp van halfgeleiders. Door materialen te ontwikkelen die botsingen die impuls behouden bevorderen, kunnen we apparaten creëren die minder energie verbruiken. Het onderzoek benadrukt ook het potentieel van 2D-materialen voor elektronica van de volgende generatie, waaronder op spin en lading gebaseerde transistors.
In gerelateerd nieuws ontving Daniel Oropeza, universitair docent materiaalkunde aan de UCSB, de Global Young Investigator Award 2025. Deze erkenning onderstreept de groeiende vooruitgang in het gebruik van 2D-materialen voor geavanceerde elektronische toepassingen.