นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Cornell ได้ค้นพบว่าจุดเชื่อมต่อที่บริเวณขอบของอนุภาค 3 มิติของเซมิคอนดักเอร์นั้นมีคุณสมบัติ 2 มิติ สามารถใช้งานได้สำหรับกระบวนการ Photoelectrochemical ซึ่งแสงใช้เป็นตัวทำให้เกิดปฏิกริยาทางเคมีและเพิ่มความสามารถให้กับเทคโนโลยีสำหรับแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ได้
เมื่อพูดถึงขั้นต่อไปสำหรับวงการอิเล็กทรอนิกส์แล้ว เซมิคอนดักเตอร์แบบ 2 มิติถือเป็นจุดเปลี่ยนครั้งใหญ่ เพราะมีความเร็วที่มากกว่า ทรงพลังกว่า และมีประสิทธิภาพมากกว่าแต่ก็มาพร้อมกับเงื่อนไขในการผลิตที่ยุ่งยาก
การค้นพบใหม่นี้ถือเป็นประโยชน์ต่อวงการพลังงานหมุนเวียนที่ช่วยลดคาร์บอนไดออกไซด์ แปลงไนโตรเจนเป็นแอมโมเนียได้ ทั้งยังสร้างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ การวิจัยได้ให้ความสำคัญกับเซมิคอนดักเตอร์ Bismuth Vanadate ซึ่งอนุภาคสามารถดูดซับแสงและใช้พลังงานนั้นสร้างออกไซด์ให้กับโมเลกุลของน้ำ ถือเป็นวิธีที่สะอาดในการสร้างไฮโดรเจนเช่นเดียวกับออกซิเจน
อนุภาคเซมิคอนดักเตอร์นั้นมีรูปร่างแนวยาวที่แตกต่างกัน มีพื้นผิวที่เป็น 3 มิติอันเต็มไปด้วยมุมที่หันเข้าหากันและมีขอบที่ชนกันเองบนพื้นผิว แต่มุมที่ยื่นออกมาเหล่านี้ไม่ได้เท่ากันทั้งหมด ล้วนแต่มีโครงสร้างที่ต่างกันทำให้เกิดระดับพลังงานและคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่เหมือนกัน ความไม่เหมือนกันนี้เองที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนผ่านโยกย้าย (Transition) และหากเป็นเหล็กบริสุทธิ์คุณสมบัติเหล่านี้ก็ไม่อาจเกิดขึ้นได้
การใช้เทคนิคตรวจจับภาพขั้นสูงแบบคู่อย่าง High-spatial-resolution Imaging เพื่อวัดกระแส Photoelectrochemical และปฏิกริยาที่พื้นผิวในแต่ละจุดที่เกดขึ้นต่อกัน จากนั้นใช้การวิเคราะห์ข้อมูลแบบ Painstaking Quantitative เพื่อทำแผนที่การเปลี่ยนแปลง
ทีมวิจัยพบว่าอนุภาค 3 มิตินั้นจะครอบครองคุณสมบัติของอิเล็กทรอนิกส์แบบเดียวกับวัสดุ 2 มิติ ซึ่งการเปลี่ยนถ่ายจะค่อย ๆ เกิดขึ้นผ่านพื้นที่ที่เกิดปฏิกริยาในกลับมุมที่ยื่นออกมา และปรากฏการณ์เหล่านี้ไม่อาจตรวจพบได้หากไม่ใช่ระบบตรวจจับภาพความละเอียดสูงพิเศษ ทีมวิจัยได้ตั้งสมมติฐานว่า ความกว้าของพื้นที่เปลี่ยนผ่านนั้นเทียบเคียงได้กับขนาดของพื้นผิวมุมที่ยื่นออกมา ซึ่งตรงนี้เองเป็นโอกาสให้นักวิจัยมองเห็นโอกาสในการปรับแต่งคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์และกำหนดกระบวนการ Photocatalytic สำหรับอนุภาคได้ ซึ่งสิ่งหล่านี้จะส่งผลต่อประสิทธิภาพในการใช้งานและเปิดทางให้กับโครงสร้างของเซมิคอนดักเตอร์ยุคใหม่ได้
ที่มา:
News.cornell.edu
