科學家發現革命性新材料,開啟計算新紀元

编辑者: Irena I

試想一個世界,您的電腦能在瞬間啟動,智慧型手機能回應您的思維,自駕車能即時處理數十億筆資料。這不再是科幻,而是電子科技的未來潛力,而這一切的核心,正是名為1T-TaS₂的微小晶體。

由東北大學的Alberto de la Torre教授領導,與理論物理學家Gregory Fiete合作的團隊,發現了一種能隨需求改變物質電子狀態的突破性方法。他們的研究發表於《自然物理》(Nature Physics),有望開啟光與物質共舞、超越矽晶體限制的新科技時代。

此革命的關鍵材料是非凡的量子材料1T-TaS₂,其晶體結構能透過調節溫度或光脈衝,從絕緣體轉變為導體,反之亦然。此過程稱為「熱淬火」,可讓材料的電子性質依需求永久或可逆地「重寫」。更令人驚訝的是,團隊成功在室溫下誘發1T-TaS₂隱藏的金屬態,過去僅能在低溫下實現。

最令人著迷的是?光本身就是開關。「沒有什麼比光更快——我們利用它以最高速度改變材料特性,」Fiete教授說。結果是電子特性的即時控制,效能有望超越現有速度千倍。當前電腦運作於GHz頻率,這一新物質領域則可達THz級別,為計算能力、人工智慧、資料處理乃至量子模擬開啟無限可能。

這項技術是真正的突破。該材料如同天然的電晶體,能在無需複雜介面的情況下隔離與導通。單一晶體透過光調控即可取代整套電子架構,縮小體積、降低成本與複雜度。資訊可直接寫入並長期保存於材料中,無需持續供電。此發現突破了矽晶體在先進科技中日益顯露的結構瓶頸。

這不僅是加速裝置,而是重新定義物質處理資訊的方式。在矽晶體書寫其輝煌歷史的最後篇章時,1T-TaS₂及類似材料或將引領新世代可程式電子產品。更快、更智慧,更接近光速,未來已不再是遙遠的年代,而是物質的革命,且革命已經開始。

來源

  • Fisica Pop

  • Advanced Science

  • Advanced Materials

  • Proceedings of the National Academy of Sciences

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