อิเล็กทรอนิกส์วิศวกรที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานดิเอโกใช้วัสดุพิเศษเพื่อพัฒนาโลก&#เก้า สารกึ่งตัวนำ-อิสระผ่อนคลาย-เป็นอุปกรณ์ที่สามารถควบคุมได้ด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำ-แรงดันไฟฟ้าต่ำ-พลังงานเลเซอร์ การนำไฟฟ้าเป็นสองเท่าสูงกว่าปกติ เทคโนโลยีนี้จะเป็นประโยชน์ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความเร็วสูงและพลังงานสูงและคาดว่าจะผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

ประสิทธิภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิมเช่นทรานซิสเตอร์จะถูกจำกัดโดยคุณสมบัติของวัสดุ ตัวอย่างเช่นคุณสมบัติของสารกึ่งตัวนำจำกัดการนำไฟฟ้าหรือการไหลของอิเล็กตรอนของอุปกรณ์ เพราะสารกึ่งตัวนำมี-ที่เรียกว่าช่องว่างแถบซึ่งหมายความว่าพลังงานภายนอกบางอย่างจะต้องใช้เพื่อให้อิเล็กตรอนกระโดดผ่านช่องว่าง นอกจากนี้ความเร็วของอิเล็กตรอนจะถูกจำกัดเพราะเมื่ออิเล็กตรอนผ่านสารกึ่งตัวนำพวกเขามักจะชนกับอะตอมในสารกึ่งตัวนำ

ทีมแม่เหล็กไฟฟ้าประยุกต์นำโดยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานดิเอโกศึกษาข้อจำกัดของการใช้อิเล็กตรอนอวกาศฟรีแทนอิเล็กตรอนe สารกึ่งตัวนำเอาชนะข้อจำกัดของอิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิม อิบราฮิมฟาราเดย์ผู้เขียนคนแรกของการศึกษากล่าวว่า"เราหวังว่าจะบรรลุเป้าหมายนี้ในระดับจุลภาค"

อย่างไรก็ตามกระบวนการของการปลดปล่อยอิเล็กตรอนจากวัสดุที่ท้าทาย กระบวนการที่ต้องใช้ทั้งแรงดันสูงอย่างน้อยร้อยโวลต์และเลเซอร์ยูวีพลังงานสูงหรืออุณหภูมิสูงมากเกินกว่า 1000 ฟาเรนไฮต์ซึ่งไม่สมจริงสำหรับไมครอนและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับนาโนเมตร

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดสำหรับสารกึ่งตัวนำ-อุปกรณ์ microelectronic อิสระบนซ้ายและพื้นผิวของทอง

เพื่อรับมือกับความท้าทายนี้ทีมซิปเปอร์ออกแบบภาพ-ไมโครอิมัลชัน-อุปกรณ์ที่สามารถปล่อยอิเล็กตรอนจากวัสดุที่ต้องปล่อยเงื่อนไขต่ำ

อุปกรณ์ประกอบด้วยพื้นผิวซิลิคอนซิลิกาบล็อกชั้นและพื้นผิวทางวิศวกรรมที่ด้านบน"ย่อยพื้นผิว"พื้นผิวของแว่นตาประกอบด้วยอาร์เรย์ของทองขนานและเห็ด-เหมือนอาร์เรย์ของโครงสร้างนาโนสีทอง

การออกแบบพื้นผิวโลหะที่ใช้ในการผลิต"ฮอตสปอต"โด่ง-ความเข้มสนามไฟฟ้าเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงต่ำกว่า 10โวลต์และแรงดันไฟฟ้าต่ำ-พลังงานเลเซอร์อินฟราเรดในเวลาเดียวกัน เหล่านี้"ฮอตสปอต"พลังงานเพียงพอ"ดึงเร้า"อิเล็กตรอนที่ถูกปล่อยออกมาจากโลหะและปล่อยอิเล็กตรอนอิสระ

ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าการนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า อิบราฮิมกล่าวว่า"ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถควบคุมอิเล็กตรอนอิสระมากขึ้น"

เพปเปอร์ตะวันตกกล่าวว่า"แน่นอนนี้ไม่ได้แทนที่อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำทั้งหมดแต่สำหรับการใช้งานที่เฉพาะเจาะจงนี้อาจเป็นทางออกที่ดีที่สุดเช่นความถี่สูงหรืออุปกรณ์พลังงานสูง"

ตามที่นักวิจัยกล่าวว่าปัจจุบันทองเกิน-พื้นผิวที่เหนือกว่าเป็นเพียงหลักฐาน-เป็นของ-แนวคิดการออกแบบ สำหรับประเภทที่แตกต่างกันของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่แตกต่างกัน-การออกแบบพื้นผิวและการเพิ่มประสิทธิภาพเป็นสิ่งจำเป็น นักวิจัยกล่าวว่าขั้นตอนต่อไปคือการเข้าใจความยืดหยุ่นของอุปกรณ์เหล่านี้และข้อจำกัดของประสิทธิภาพของพวกเขา

นอกเหนือจากการประยุกต์ใช้อิเล็กทรอนิกส์ทีมยังสำรวจการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีอื่นๆเช่นเคมีและ photocatalytic เพื่อให้บรรลุอุปกรณ์เซลล์แสงอาทิตย์ใหม่หรือการประยุกต์ใช้ด้านสิ่งแวด