Addig is, amíg elkészülnek az első ultravékony, laptop méretű kvantumszámítógépek, érdemes kutatni, hogy lehet-e tökéletesíteni a hagyományos félvezető-technológiákat. A kutatók a közelmúltban rátaláltak egy olyan anyagra, amelyből minden eddiginél gyorsabb félvezetőket lehetne építeni (a kutatást összefoglaló tanulmány a Science-en jelent meg).

Itt azonban a feltételes mód "exponenciálisan" indokolt: ugyanis szükség van hozzá a világ egyik legritkább elemére, a réniumra. Emiatt aztán a felfedezés gyakorlati haszna közelít a nullához. Azaz csak részben. Réniumból valószínűleg nem egyhamar fogunk csipeket építeni, de a felfedezés elvezetheti a kutatókat olyan anyagokhoz, melyekből a szilíciumalapúaknál hatékonyabb félvezetőket tudunk készíteni.

Egy az egymilliárdhoz

A kutatók azt vizsgálták, lehet-e olyan anyagot készíteni, amelyben hatékonyabb az információtovábbítás, mint a szilíciumalapú lapkákban. Az anyagok rezgésekor fotonok keletkeznek, amelyek információt továbbító kvázirészecskéket hoznak létre. A kvázirészecskék azonban szóródnak, közben hőt termelnek, ami az információátviteltől vonja el az energiát. Minél kisebb a szóródás, annál gyorsabb az információátvitel.

Így találtak a réniumból, szelénből és klórból felépített molekulára, melynek képlete: Re₆Se₈Cl₂. A hat réniumatom egy nyolc szelénatomból álló kockába ágyazódik, amelynek a tetején és alján egy-egy klóratom található. A molekulákból klaszter épül, amely úgy viselkedik mint egy nagy atom, de más tulajdonságokkal rendelkezik, mint az építőelemei.

A tudósok azt figyelték meg, hogy a Re₆Se₈Cl₂-ben olyan új kvázirészecskék jönnek létre, melyek szobahőmérsékleten is kétszer olyan gyorsan mozogtak, mint az elektronok a szilíciumban. De nem ez a nagy előrelépés, hanem az, hogy a rezgés nyomán létrejövő kvázirészecskéket nem elektromos áram, hanem fény irányítja. Ez azt jelenti, hogy a rajtuk alapuló eszközökben a feldolgozási sebesség milliószor gyorsabb lehet, mint a jelenlegi, gigahertzes tartományban működő elektronikáké.

És használható lenne? Persze, hogy nem!

A Re₆Se₈Cl₂ egyik legnagyobb problémája, hogy kulcsösszetevője, a rénium az egyik legritkább elem glóbuszunkon. Különösen szembeötlő a ritkasága a szilíciumhoz viszonyítva. Utóbbi ugyanis a második leggyakoribb elem: a földkéreg több mint 25 százalékát valamilyen szilíciumvegyület alkotja (jobbára kvarc, azaz a szilícium-dioxid, SiO₂). Ezzel szemben a rénium átlagos koncentrációja a földkéregben 1:1 000 000 000-hoz, azaz 1 kg rénium kinyeréséhez átlagosan egymilliárd kilogramm (egymillió tonna) kőzetet kellene kitermelni. Emiatt egy réniumos félvezetőre épülő csip értelmezhetetlenül drága lenne.

A kutatási eredmény azonban mégsem meddő: felhívta ugyanis a figyelmet az ún. szuperatomos félvezetőkre, amelyeknek szerkezeti és elektronikus tulajdonságai hasonlóak. Közöttük vannak olyanok is, melyek sokkal nagyobb mennyiségben is előfordulnak. Ilyen például a nemrégiben felfedezett grafullerrén, ami a szén egy speciális szerkezetű változata.

A kutatók szerint a rénium-alapú vegyület megmutatta, hogy mit és merrefelé kell keresni, hogy a réniumhoz hasonló tulajdonságú, de bőségesen hozzáférhető anyagokat találjanak.