“Truyền thông hiện đại chủ yếu dựa trên ánh sáng, bao gồm sóng điện từ và dòng điện. Nhưng trong môi trường như đại dương, âm thanh có thể truyền đi, trong khi ánh sáng và dòng điện thì không,” ông Michael Hilke – Phó Giáo sư Vật lý, đồng tác giả nghiên cứu đăng trên Physical Review Letters – cho biết. “Trong cơ thể người, sóng âm cũng là một công cụ hữu ích.”

Thiết bị hoạt động bằng cách đưa dòng điện qua một lớp tinh thể hai chiều, nơi các electron bị giữ trong một kênh chỉ dày vài nguyên tử. Khi electron được đẩy đủ mạnh, chúng giải phóng năng lượng dưới dạng các dao động giống âm thanh – phonon – theo mô hình có thể điều chỉnh và dự đoán.

Điều này chỉ khả thi khi thiết bị được làm lạnh xuống mức từ 10 milli-Kelvin đến 3,9 Kelvin, khiến electron hoạt động ổn định hơn và cho phép quan sát các hiệu ứng lượng tử – khi vật chất cư xử như sóng thay vì hạt.

Hilke giải thích: “Ở nhiệt độ tuyệt đối bằng không – thế giới của vật lý lượng tử – không có âm thanh nào được tạo ra trừ khi electron di chuyển tập thể với tốc độ bằng hoặc vượt tốc độ âm thanh. Nghiên cứu của chúng tôi đã đi xa hơn, chứng minh rằng lý thuyết hiện tại cần được xem xét lại vì electron có thể rất nóng ngay cả khi tinh thể gần bằng không tuyệt đối.”

Bước tiếp theo, nhóm nghiên cứu sẽ thử nghiệm với các vật liệu tiên tiến như graphene để giúp thiết bị hoạt động nhanh hơn. Điều này có thể mở ra công nghệ truyền thông tốc độ cao, các công cụ cảm biến sinh học và hệ thống y tế tiên tiến.

“Phonon rất khó tạo ra và kiểm soát, vì vậy chúng tôi đang khám phá những chế độ mới. Về tổng thể, đây là nghiên cứu về cách dòng điện và năng lượng di chuyển, chuyển đổi bên trong các vật liệu điện tử tiên tiến,” Hilke nhấn mạnh.