เนื่องจากทรานซิสเตอร์ยังคงมีขนาดเล็กลง ช่องที่พวกมันนำกระแสไฟฟ้าจะแคบลงเรื่อยๆ ทำให้ต้องใช้วัสดุการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนสูงอย่างต่อเนื่อง วัสดุสองมิติ เช่น โมลิบดีนัมไดซัลไฟด์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนสูง แต่เมื่อเชื่อมต่อกันด้วยลวดโลหะ จะมีสิ่งกีดขวางชอตกีเกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานหน้าสัมผัส ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ยับยั้งการไหลของประจุ
ในเดือนพฤษภาคม ปี 2021 ทีมวิจัยร่วมที่นำโดยสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์และ TSMC และทีมอื่นๆ เข้าร่วมยืนยันว่าการใช้บิสมัทกึ่งโลหะรวมกับการจัดเรียงที่เหมาะสมระหว่างวัสดุทั้งสองสามารถลดความต้านทานการสัมผัสระหว่างสายไฟและอุปกรณ์ได้ จึงช่วยขจัดปัญหานี้ได้ ช่วยให้บรรลุความท้าทายที่น่ากลัวของเซมิคอนดักเตอร์ที่มีขนาดต่ำกว่า 1 นาโนเมตร
ทีมงาน MIT พบว่าการรวมอิเล็กโทรดกับบิสมัทกึ่งโลหะบนวัสดุสองมิติสามารถลดความต้านทานและเพิ่มกระแสการส่งผ่านได้อย่างมาก จากนั้นแผนกวิจัยทางเทคนิคของ TSMC ได้ปรับกระบวนการสะสมบิสมัทให้เหมาะสม สุดท้าย ทีมงานมหาวิทยาลัยแห่งชาติไต้หวันใช้ "ระบบการพิมพ์หินลำแสงไอออนฮีเลียม" เพื่อลดช่องส่วนประกอบให้มีขนาดนาโนเมตรได้สำเร็จ
หลังจากใช้บิสมัทเป็นโครงสร้างหลักของอิเล็กโทรดหน้าสัมผัส ประสิทธิภาพของทรานซิสเตอร์วัสดุสองมิติไม่เพียงเทียบได้กับเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ซิลิคอนเท่านั้น แต่ยังเข้ากันได้กับเทคโนโลยีกระบวนการที่ใช้ซิลิกอนกระแสหลักในปัจจุบัน ซึ่งจะช่วย ก้าวข้ามขีดจำกัดของกฎของมัวร์ในอนาคต ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีนี้จะแก้ปัญหาหลักของเซมิคอนดักเตอร์แบบสองมิติที่เข้าสู่อุตสาหกรรม และเป็นก้าวสำคัญสำหรับวงจรรวมที่จะก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในยุคหลังมัวร์
นอกจากนี้ การใช้วิทยาศาสตร์วัสดุเชิงคำนวณเพื่อพัฒนาอัลกอริธึมใหม่เพื่อเร่งการค้นพบวัสดุใหม่เพิ่มเติมก็เป็นจุดสนใจในการพัฒนาวัสดุในปัจจุบัน ตัวอย่างเช่น ในเดือนมกราคม 2021 Ames Laboratory ของกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาได้เผยแพร่บทความเกี่ยวกับอัลกอริทึม "Cuckoo Search" ในวารสาร "Natural Computing Science" อัลกอริธึมใหม่นี้สามารถค้นหาโลหะผสมเอนโทรปีสูงได้ เวลาจากสัปดาห์เป็นวินาที อัลกอริธึมแมชชีนเลิร์นนิงที่พัฒนาโดย Sandia National Laboratory ในสหรัฐอเมริกานั้นเร็วกว่าวิธีทั่วไปถึง 40,000 เท่า ซึ่งทำให้วงจรการออกแบบเทคโนโลยีวัสดุสั้นลงได้เกือบหนึ่งปี ในเดือนเมษายน ปี 2021 นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยลิเวอร์พูลในสหราชอาณาจักรได้พัฒนาหุ่นยนต์ที่สามารถออกแบบเส้นทางปฏิกิริยาเคมีได้อย่างอิสระภายใน 8 วัน ทำการทดลองทั้งหมด 688 ครั้ง และค้นหาตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพโฟโตคะตาไลติกของโพลีเมอร์
ต้องใช้เวลาหลายเดือนในการทำด้วยตนเอง มหาวิทยาลัยโอซาก้า ประเทศญี่ปุ่น ใช้วัสดุเซลล์แสงอาทิตย์ 1,200 เซลล์เป็นฐานข้อมูลการฝึกอบรม ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างของวัสดุโพลีเมอร์กับการเหนี่ยวนำโฟโตอิเล็กทริกผ่านอัลกอริธึมการเรียนรู้ของเครื่อง และประสบความสำเร็จในการคัดกรองโครงสร้างของสารประกอบที่อาจนำไปใช้ได้ภายใน 1 นาที วิธีการแบบดั้งเดิมต้องใช้เวลา 5 ถึง 6 ปี
เวลาโพสต์: 11 ส.ค.-2022