Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ liên bang Thụy Sỹ đã tìm ra cách để kiểm soát dòng exiton ở nhiệt độ phòng, mở đường cho sự phát triển của các thiết bị điện tử hoạt động với tốc độ nhanh và hiệu quả hơn.

Khi một điện tử hấp thụ ánh sáng, nó va vào một dải năng lượng cao hơn. Khi vật lý lượng tử xuất hiện, thì điện tử được cung cấp năng lượng mới để lại một "lỗ trống điện tử" phía sau. Do điện tử năng lượng cao có điện tích âm và lỗ trống điện tử có điện tích dương, nên chúng vẫn duy trì được liên kết, tạo thành một exiton.

Các exiton chỉ được phát hiện thấy trong vật liệu bán dẫn và cách điện. Tính chất độc đáo của chúng có thể được nghiên cứu trong vật liệu 2D. Các nhà vật lý thường xuyên tìm kiếm các tính chất lượng tử mới thông qua kết hợp các vật liệu 2D.

Gần đây, các nhà nghiên cứu ở Thụy Sĩ đã xếp lớp vonfram diselenide cùng với molybdenum diselenide, WSe2 với MoSe2 để tạo thành siêu vật liệu 2D mới có các tính chất lượng tử khác lạ. Để kiểm tra tính chất độc đáo của tổ hợp này, các nhà khoa học đã sử dụng tia laser để kích thích điện tử trong siêu vật liệu, tạo ra các chùm ánh sáng có phân cực tròn.

Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng bằng cách điều chỉnh phân lớp của hai vật liệu 2D ban đầu, họ có thể tạo ra các mô hình giao thoa mới, làm thay đổi bản chất hành vi exciton của siêu vật liệu và còn làm thay đổi cả phân cực, bước sóng và cường độ của chùm ánh sáng. Theo nghiên cứu mới, việc tạo mô hình cho vật liệu 2D có tác dụng làm thay đổi sự chênh lệch năng lượng giữa điện tử và lỗ điện tử đi kèm, ảnh hưởng đến dòng exiton. Các nhà khoa học gọi sự khác biệt năng lượng này là "độ trũng" (valley).

Như nghiên cứu mới đã chứng minh, vật liệu 2D có thể được kết hợp để tác động đến độ trũng và cả hiệu ứng lượng tử của chúng. Nghiên cứu về độ trũng và ảnh hưởng của chúng đến các tính chất lượng tử được gọi là "trũng điện tử".

Các nhà nghiên cứu đã mô tả các kỹ thuật điều chỉnh độ trũng mới nhất trên tạp chí Nature Photonics. Các tác giả cho rằng việc kiểm soát độ trũng và tác động của chúng đến dòng exiton có thể được "khai thác để mã hóa và xử lý thông tin ở cấp độ nano", mở đường cho ra đời một thế hệ thiết bị điện tử mới hoạt động nhanh và hiệu quả hơn.

"Việc kết nối một số thiết bị ứng dụng công nghệ này sẽ mang lại cho chúng ta một phương thức mới để xử lý dữ liệu", Andras Kis, đồng tác giả nghiên cứu nói. "Bằng cách thay đổi độ phân cực của ánh sáng trong một thiết bị nhất định, chúng ta có thể lựa chọn độ trũng cụ thể trong thiết bị thứ hai được kết nối với nó. Điều đó tương tự như chuyển đổi từ 0 sang 1 hoặc 1 thành 0, đó là logic nhị phân cơ bản được sử dụng trong tính toán".

N.P.D (NASATI), theo https://www.upi.com/By-controlling-exciton-flows-scientists-can-build-more- hiệu quả-electronics/1471546631892/, 1/2019