科学家发现，一种"超原子"材料是有史以来速度最快、效率最高的半导体材料，这种新材料的能量传输速度比硅快得多。半导体是电子设备跳动的心脏，而硅则是目前至高无上的材料。这些材料构成了晶体管和集成电路的基础，而晶体管和集成电路本身又为智能手机、超级计算机等一切产品奠定了基础。
现在，哥伦比亚大学的科学家们发现了一种新型半导体材料，其性能似乎优于其他所有材料。这种材料被称为 Re6Se8Cl2，由铼、硒和氯混合组成，这些原子聚集在一起，表现得像一个大原子--一种"超级原子"。这就是它的速度来源。
在任何材料中，原子结构都会产生微小的振动，这些振动以量子粒子（称为声子）的形式传播，可以散射电子或激子等载能粒子。这种能量很快就会以热量的形式散失，而管理这种能量是设计电子芯片和系统的一个长期障碍。
但 Re6Se8Cl2 有一个巧妙的特点。它的激子在受到声子撞击时不会散射，而是会与声子结合，从而产生另一种形式的准粒子--声激子-极子。这些激子仍然可以携带能量，但传播速度比普通激子慢得多--与直觉相反，这最终导致了比硅更快的速度。
研究小组将其比作龟兔赛跑的老故事。电子在硅中的传播速度非常快，但它们往往会四处弹跳，这并不是最有效的传播路径。另一方面，Re6Se8Cl2 中的极子速度较慢，而且不受其他声子的影响，因此它们移动得更远，时间也更稳定。
实际上，研究小组发现 Re6Se8Cl2 中的极子移动速度是硅中电子移动速度的两倍。考虑到它们可以由光而不是电来控制，研究小组估计，使用这种材料制造的理论电子设备最终会比现有设备快六个数量级。
这项研究的作者米兰-德洛尔（Milan Delor）说："就能量传输而言，Re6Se8Cl2 是我们所知的最好的半导体，至少到目前为止是这样。"
遗憾的是，不要指望你的电脑很快就能用上这种材料制造的超快处理器--研究小组表示，这种特殊的混合物不太可能进入市场。对于消费品来说，铼实在是太稀有、太昂贵了。但在证明了这一概念后，研究人员相信，类似的、希望更便宜的材料可能会表现出同样的行为。
德洛尔说："我们现在可以开始预测还有哪些材料可能具有我们以前没有考虑过的这种特性。有一大批超原子和其他二维半导体材料具有有利于声学极子形成的特性。"
这项研究发表在《科学》杂志上。
