Phân tử mới gồm những nguyên tố hóa học có trong tự nhiên với khả năng thay thế silicon hoặc kim loại, hiện là thành phần thiết yếu trong chip.

Các nhà khoa học từ Đại học Miami hợp tác với hai giáo sư từ Viện Công nghệ Georgia và Đại học Rochester phát triển phân tử mới chủ yếu gồm carbon, lưu huỳnh, nitơ. Họ tin rằng đây là phân tử hữu cơ dẫn điện tốt nhất thế giới. Nghiên cứu mới, công bố trên tạp chí Journal of the American Chemical Society, mở ra khả năng sản xuất các thiết bị tính toán nhỏ hơn, mạnh hơn.

Shaocheng Shen, nghiên cứu sinh tại Đại học Miami, cầm lọ phân tử mới ở dạng lỏng. Ảnh: Đại học Miami

5 thập kỷ qua, số lượng bóng bán dẫn trên một chip tăng gấp đôi khoảng hai năm một lần. Nhưng khi các thiết bị điện tử dựa trên silicon tiến gần đến giới hạn vật lý, việc tiếp tục thu nhỏ chúng bằng công nghệ truyền thống ngày càng khó.

Trong nghiên cứu mới, nhóm nhà khoa học nỗ lực giải quyết thách thức này. Họ tìm cách sử dụng các cấu trúc phân tử nhỏ để dẫn điện.

"Trước đây, chưa có vật liệu phân tử nào cho phép electron đi qua mà không mất đáng kể độ dẫn điện. Công trình mới là bằng chứng đầu tiên cho thấy phân tử hữu cơ có thể để electron đi qua mà không mất năng lượng trong khoảng vài chục nanomet", Kun Wang, nhà vật lý tại Đại học Miami, chia sẻ.

Theo Wang, phân tử mới ổn định trong điều kiện bình thường hàng ngày và cung cấp độ dẫn điện cao nhất với chiều dài phân tử từng được cho là bất khả thi. Đột phá này có thể giúp các thiết bị tính toán cổ điển trở nên nhỏ hơn, tiết kiệm năng lượng và rẻ hơn, đồng thời mở đường cho những chức năng hoàn toàn mới mà vật liệu dựa trên silicon không thể đạt được.

"Bền về mặt hóa học và ổn định trong không khí, phân tử mới thậm chí có thể tích hợp vào các thành phần nano điện tử trong chip hiện nay và hoạt động như dây điện hoặc dây kết nối giữa các chip", Mehrdad Shiri, nghiên cứu sinh tại Đại học Miami, cho biết. Thêm vào đó, vật liệu cần thiết để tạo ra phân tử này không đắt và có thể được tổng hợp trong phòng thí nghiệm.

"Độ dẫn điện siêu cao trong phân tử mới là kết quả của sự tương tác thú vị giữa các electron quay ở hai đầu phân tử. Trong tương lai, con người có thể sử dụng hệ thống phân tử này như một qubit - đơn vị cơ bản cho điện toán lượng tử", Wang nhấn mạnh.

Nguồn: vnexpress.net