🎙️ เรื่องเล่าจากข่าว: เมื่อวัสดุควอนตัมเปลี่ยนโลก—จากซิลิคอนสู่ยุคแห่งแสงและความเร็วระดับเทระเฮิรตซ์ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Northeastern ได้ค้นพบวิธีควบคุมพฤติกรรมของวัสดุควอนตัมชื่อว่า 1T-TaS₂ ซึ่งเป็นคริสตัลประเภท transition metal dichalcogenide โดยใช้เทคนิค “thermal quenching” หรือการควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำผ่านการให้ความร้อนและทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว เดิมทีวัสดุนี้จะแสดงสถานะโลหะพิเศษเฉพาะเมื่ออยู่ในอุณหภูมิที่เย็นจัดเท่านั้น แต่ทีมวิจัยสามารถทำให้สถานะนี้คงอยู่ได้ที่อุณหภูมิใกล้เคียงกับอุณหภูมิห้อง และยังคงเสถียรได้นานหลายเดือน ซึ่งถือเป็นก้าวกระโดดครั้งใหญ่ เพราะก่อนหน้านี้สถานะนี้จะอยู่ได้เพียงเสี้ยววินาที สิ่งที่น่าตื่นเต้นคือ พวกเขาใช้ “แสง” เพื่อควบคุมการเปลี่ยนแปลงของวัสดุ—ซึ่งเป็นความเร็วสูงสุดที่ฟิสิกส์อนุญาตให้เกิดขึ้นได้ การควบคุมนี้คล้ายกับการทำงานของทรานซิสเตอร์ แต่ไม่ต้องใช้วัสดุหลายชนิดหรืออินเทอร์เฟซซับซ้อนอีกต่อไป ผลลัพธ์คืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถทำงานได้เร็วขึ้นถึงระดับ “เทระเฮิรตซ์” แทนที่จะเป็น “กิกะเฮิรตซ์” แบบที่เราใช้กันในปัจจุบัน และยังใช้พื้นที่น้อยลงอย่างมหาศาล ซึ่งเหมาะกับยุคที่ชิปต้องถูกซ้อนกันในแนวตั้งเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ✅ วัสดุควอนตัม 1T-TaS₂ สามารถเปลี่ยนสถานะจากฉนวนเป็นตัวนำไฟฟ้าได้ตามอุณหภูมิ ➡️ ใช้เทคนิค thermal quenching เพื่อควบคุมสถานะ ➡️ สถานะโลหะที่เคยเกิดเฉพาะในอุณหภูมิต่ำมาก ตอนนี้เกิดได้ใกล้ระดับห้อง ✅ สถานะโลหะที่ซ่อนอยู่ (hidden metallic state) สามารถคงอยู่ได้นานหลายเดือน ➡️ ก่อนหน้านี้อยู่ได้เพียงเสี้ยววินาที ➡️ ทำให้มีโอกาสนำไปใช้ในอุปกรณ์จริงได้ ✅ การควบคุมวัสดุด้วยแสงเป็นวิธีที่เร็วที่สุดตามหลักฟิสิกส์ ➡️ ไม่ต้องใช้หลายวัสดุหรืออินเทอร์เฟซซับซ้อน ➡️ ลดขนาดและความซับซ้อนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ✅ สามารถเพิ่มความเร็วของโปรเซสเซอร์จากระดับกิกะเฮิรตซ์เป็นเทระเฮิรตซ์ ➡️ เร็วขึ้นถึง 1000 เท่า ➡️ เหมาะกับการประมวลผลข้อมูลจำนวนมหาศาล ✅ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายในของวัสดุทำให้เกิดการขยายเซลล์ผลึกในบางทิศทาง ➡️ ใช้เทคนิค X-ray mapping และ scanning tunneling spectroscopy ➡️ พบว่ามีการเปลี่ยนแปลงสมมาตรของ mirror symmetry ภายในวัสดุ ✅ วัสดุนี้สามารถใช้แทนซิลิคอนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้ ➡️ เหมาะกับการออกแบบชิปแบบ 3D ที่มีพื้นที่จำกัด ➡️ เป็นทางเลือกใหม่ในยุคที่ซิลิคอนเริ่มถึงขีดจำกัด ‼️ เทคนิค thermal quenching ต้องควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำและรวดเร็ว ⛔ หากเร็วเกินไป อาจทำให้สถานะควอนตัมล่มสลาย ⛔ ต้องใช้เครื่องมือเฉพาะทางและสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม ‼️ สถานะโลหะที่ซ่อนอยู่ยังไม่สามารถนำไปใช้ในอุปกรณ์ทั่วไปได้ทันที ⛔ ต้องผ่านการทดลองเพิ่มเติมเพื่อความเสถียรในสภาพใช้งานจริง ⛔ ยังต้องพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตในระดับอุตสาหกรรม ‼️ การเปลี่ยนจากซิลิคอนไปสู่วัสดุควอนตัมต้องเปลี่ยนแนวคิดการออกแบบชิปทั้งหมด ⛔ วิศวกรต้องเรียนรู้การควบคุมวัสดุใหม่ ⛔ ต้องมีการลงทุนด้านการวิจัยและพัฒนาอย่างมาก ✅ วัสดุ 1T-TaS₂ มีโครงสร้างแบบ van der Waals ที่เหมาะกับการสร้างชิปแบบบางเฉียบ ➡️ สามารถซ้อนกันได้โดยไม่เสียคุณสมบัติ ➡️ เหมาะกับการออกแบบอุปกรณ์พกพาและ IoT ✅ สถานะ CDW (charge density wave) มีหลายรูปแบบและสามารถควบคุมได้ด้วยแสงและอุณหภูมิ ➡️ มีทั้งแบบ commensurate และ hidden metallic ➡️ การควบคุม CDW เป็นกุญแจสำคัญในการเปลี่ยนสถานะของวัสดุ ✅ การใช้วัสดุควอนตัมเป็นอีกทางเลือกนอกเหนือจากการพัฒนา quantum computing ➡️ ไม่ต้องใช้ qubit แต่ยังได้ความเร็วระดับควอนตัม ➡️ เหมาะกับการใช้งานทั่วไปที่ต้องการความเร็วสูง https://www.neowin.net/news/the-fastest-thing-known-to-man-is-all-set-to-make-your-pcs--phones-1000-times-faster/