プリンストン大学の研究者たちは、異なる波長の光によってプログラム、消去、再プログラムできる薄型半導体を開発しました。従来の半導体とは異なり、従来の半導体の電気特性は製造後に基本的に固定されますが、この新しい材料は繰り返し調整可能です。研究チームは、二次元半導体と光応答分子を組み合わせました。特定の波長の光が照射されると、これらの分子の構造が変化します。この変化により、半導体の電子および光学特性が変わり、材料を再構築することなく反応を制御できるようになります。
研究者たちは、これが最終的に製造後に電子機器の機能を変更できる可能性をもたらすと述べています。製造過程で永久に決定されるのではなくなります。
光は半導体に新しい制御方法を提供します。電気およびコンピュータ工学の助教授であり、この研究論文の主著者である謝賽恩（Saien Xie）は、「スマート材料を創造する第一歩は反応能力です。生きたシステムは周囲の環境を常に感知し反応するため非常にスマートです。我々は、外部刺激に対して同様に反応できる材料を創造したいと考えています。永久に固定されるのではなく」と述べています。この材料は、従来の電子スイッチの二元的な動作を超えています。その反応は単にオンまたはオフの状態を示すだけでなく、徐々に調整され、その後光によって状態を反転させることができます。
吉（Ji）は、「我々は材料の反応を段階的に調整し、その後プロセスを逆転させることができます」と述べています。この能力は、半導体とその付着分子との相互作用から生じています。分子の構造を変更することで、半導体の導電性と光に対する反応が変わり、研究者に特性を動的に調整する方法を提供します。
新型半導体技術が電子機器の機能を変える
この研究は、プログラム可能な電子機器に特に有用です。なぜなら、機器の動作を変更するには通常、異なるハードウェアや回路が必要だからです。研究チームは、1インチ四方の均一な半導体を製造しました。この材料を利用して、研究者たちはプログラム可能な電子スイッチの配列を構築し、光制御の動作が機能構造に組み込まれることを示しました。これは小型の実験室サンプルに限定されません。次のステップは、これらのスイッチを回路に接続することです。回路はより複雑な電子システムを構築するための基本的な構成要素であり、動作する回路を示すことはこの技術を実用装置に近づけることになります。
研究者たちは、電子機器が製造プロセスを離れた後に修正可能であることを想定しています。これにより、同じハードウェアが異なる機能を担うことができ、各アプリケーションのために全く新しい半導体を設計する必要がなくなります。謝賽恩は、「我々の長期的なビジョンは、製造過程で機能がもはや固定されない電子機器を構築することです。我々は設計した機器の特性が製造後に動的に再構成されることを望んでいます。この研究は、その目標を達成するための重要なステップを示しています」と述べています。このアプローチはまだ初期の研究段階にあります。現在のデモはプログラム可能な半導体スイッチを示していますが、より大規模な集積回路や完全な電子機器は今後の目標です。
もしこの技術が拡張できれば、光は半導体特性を物理的に基盤材料を変更することなく制御する新しい方法を提供する可能性があります。これにより、現在の固定機能チップよりも適応性のある電子機器への道が開かれます。
この研究のタイトルは「大面積、光可プログラム2D半導体と変色分子機能化」で、ジャーナル『Science Advances』に発表されました。