Trong bối cảnh công nghệ đang phát triển vũ bão, một phân tử mới đầy hứa hẹn vừa được khám phá, hứa hẹn thay đổi cách chúng ta phát triển máy tính hiệu quả hơn. Vật liệu đột phá này có thể vượt qua giới hạn của chip silicon truyền thống, mở đường cho kỷ nguyên điện tử phân tử và các thiết bị nhỏ gọn, mạnh mẽ hơn. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc tìm kiếm các giải pháp công nghệ tiên tiến để đáp ứng nhu cầu điện toán ngày càng tăng.
Từ những năm 1980, chúng ta đã chứng kiến một cuộc cách mạng trong lĩnh vực điện toán: máy tính ngày càng nhỏ gọn, nhẹ hơn và có khả năng lưu trữ, xử lý lượng dữ liệu khổng lồ. Quy luật Moore, với dự đoán về việc số lượng bóng bán dẫn trên một con chip sẽ tăng gấp đôi sau mỗi hai năm, đã định hình ngành công nghiệp này. Tuy nhiên, theo thời gian, các chip silicon, nền tảng của mọi thiết bị điện tử hiện đại, đang dần chạm đến giới hạn vật lý của chúng. Việc tiếp tục thu nhỏ các linh kiện điện tử bằng công nghệ silicon truyền thống trở nên vô cùng khó khăn và tốn kém.
Trợ lý Giáo sư Kun Wang thuộc Khoa Nghệ thuật và Khoa học của Đại học Miami nhấn mạnh rằng: “Trong hơn năm mươi năm qua, chúng ta đã chứng kiến một sự tăng trưởng đáng kinh ngạc. Nhưng giờ đây, việc thu nhỏ thêm nữa đang đối mặt với những rào cản vật lý cố hữu. Đây là lúc chúng ta cần tìm kiếm những vật liệu và phương pháp hoàn toàn mới.”
Nhu cầu về những chiếc máy tính mạnh mẽ hơn, tiêu thụ ít năng lượng hơn và có khả năng tích hợp vào những không gian nhỏ hẹp hơn bao giờ hết đang thúc đẩy các nhà khoa học khám phá những con đường đột phá.
Đây chính là vấn đề mà giáo sư Kun Wang và các cộng sự đang nỗ lực giải quyết thông qua lĩnh vực điện tử phân tử. Mục tiêu của họ là tìm kiếm các vật liệu có thể dẫn điện mà không phụ thuộc vào silicon hay kim loại, những vật liệu đang được sử dụng phổ biến để chế tạo chip máy tính. Việc sử dụng các phân tử nhỏ cho các thành phần chức năng như bóng bán dẫn, cảm biến và kết nối trong chip điện tử mang lại nhiều lợi thế, đặc biệt khi các công nghệ dựa trên silicon truyền thống đang tiến gần đến giới hạn hiệu suất của chúng.
Việc tìm ra thành phần hóa học lý tưởng cho “dây dẫn phân tử” này là một thách thức lớn. Tuy nhiên, giáo sư Kun Wang cùng các sinh viên sau đại học Mehrdad Shiri, Shaocheng Shen, và sự hợp tác từ Phó giáo sư Jason Azoulay (Viện Công nghệ Georgia) cùng Giáo sư Ignacio Franco (Đại học Rochester) đã tìm ra một giải pháp đầy hứa hẹn.
Họ đã công bố khám phá của mình trên tạp chí uy tín của Hiệp hội Hóa học Mỹ (Journal of the American Chemical Society), giới thiệu một loại phân tử hữu cơ với khả năng dẫn điện vượt trội. Điều đặc biệt là phân tử này được tạo thành từ các nguyên tố hóa học phổ biến trong tự nhiên: chủ yếu là carbon, lưu huỳnh và nitơ.
Giáo sư Kun chia sẻ: “Cho đến nay, chưa có vật liệu phân tử nào cho phép electron đi qua mà không bị mất độ dẫn điện đáng kể. Công trình này là minh chứng đầu tiên cho thấy các phân tử hữu cơ có thể cho phép electron di chuyển qua mà không mất năng lượng trong phạm vi vài chục nanomet. Đây thực sự là một cột mốc quan trọng.”
Công trình nghiên cứu kéo dài hơn hai năm đã xác nhận rằng các phân tử mới này không chỉ ổn định trong điều kiện môi trường bình thường mà còn cung cấp độ dẫn điện cao nhất ở khoảng cách gần như không giới hạn. Điều này mang lại một loạt lợi ích đáng kể:
Hiện tại, độ dẫn electron của một phân tử thường giảm theo cấp số nhân khi kích thước phân tử tăng lên. Tuy nhiên, những “dây” phân tử mới này được thiết kế để khắc phục hạn chế đó. Giáo sư Kun tin rằng chúng sẽ là yếu tố then chốt để truyền tải, xử lý và lưu trữ thông tin trong máy tính của tương lai.
“Điểm độc đáo trong hệ thống phân tử của chúng tôi là các electron di chuyển qua phân tử nhanh như một viên đạn mà không mất năng lượng,” Giáo sư Kun giải thích. “Về mặt lý thuyết, đây là cách vận chuyển electron hiệu quả nhất trong bất kỳ hệ thống vật liệu nào. Nó không chỉ giúp thu nhỏ các thiết bị điện tử trong tương lai mà cấu trúc của nó còn có thể cho phép thực hiện nhiều chức năng mà vật liệu gốc silicon không thể.”
Khả năng dẫn điện cực cao của phân tử này không chỉ cách mạng hóa máy tính cổ điển mà còn mở ra những cơ hội mới trong khoa học thông tin lượng tử. Giáo sư Kun cho rằng: “Độ dẫn điện cực cao được quan sát thấy trong các phân tử của chúng tôi là kết quả của sự tương tác hấp dẫn của các spin electron ở hai đầu của phân tử. Trong tương lai, có thể sử dụng hệ thống phân tử này như một qubit, đơn vị cơ bản cho máy tính lượng tử.”
Các nhà nghiên cứu đã xác nhận những khả năng này bằng cách sử dụng kính hiển vi quét đường hầm (STM) và kỹ thuật STM break-junction để thu thập một phân tử duy nhất và đo độ dẫn điện của nó. Phương pháp này cho phép họ nghiên cứu hành vi của phân tử ở cấp độ nguyên tử, cung cấp bằng chứng vững chắc cho phát hiện của mình.
Mehrdad Shiri, một sinh viên sau đại học trong nhóm, nhận định: “Về mặt ứng dụng, phân tử này là một bước tiến lớn hướng tới các ứng dụng trong thực tế. Vì nó bền về mặt hóa học và ổn định trong không khí, nó có thể được tích hợp với các thành phần nano điện tử có trong chip và hoạt động như một dây điện tử hoặc kết nối giữa các chip.”
Tóm lại, khám phá này không chỉ là một chiến thắng của khoa học cơ bản mà còn là một tia hy vọng cho tương lai của công nghệ. Với tiềm năng tạo ra những thiết bị điện toán nhỏ hơn, mạnh mẽ hơn, tiết kiệm năng lượng và chi phí hơn, phân tử mới này có thể định hình lại toàn cảnh công nghệ của chúng ta.
Bạn nghĩ sao về tiềm năng của điện tử phân tử? Hãy chia sẻ ý kiến của bạn trong phần bình luận bên dưới và cùng chúng tôi theo dõi những tin tức tiếp theo của công nghệ này nhé!
DTP GROUP
Chia sẻ ngay
60/21 Đường TCH 03, Khu Phố 10, P. Tân Chánh Hiệp, Q. 12, TP. HCM
Tòa Bs10B, Vinhome Grand Park, Thủ Đức, Hồ Chí Minh
Lô A215a Đ. Số 2, KCN Thái Hoà, X. Đức Lập Hạ, H. Đức Hoà, T. Long An
Hotline tư vấn:
0913521284 - 0889333392
Email: Thanhphatsaigon88@gmail.com
Copyright © 2023 Bản quyền thuộc về DƯƠNG THÀNH PHÁT – Quản lý bởi Target X Agency
