Μια ομάδα φυσικών με επικεφαλής τον καθηγητή Ντμίτρι Τουρτσινόβιτς στο Πανεπιστήμιο του Μπίλεφελντ, σε συνεργασία με ερευνητές από το Ινστιτούτο Leibniz για Έρευνα Στερεάς Κατάστασης και Υλικών στη Δρέσδη (IFW Dresden), πέτυχε μια σημαντική ανακάλυψη στη νανοηλεκτρονική που μπορεί να μεταμορφώσει την υλοποίηση υλικού τεχνητής νοημοσύνης.
Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο Nature Communications στις 5 Ιουνίου 2025, παρουσιάζει μια νέα μέθοδο ελέγχου ατομικά λεπτών ημιαγωγών με χρήση υπερσύντομων παλμών φωτός σε ασύλληπτες ταχύτητες. Η ομάδα ανέπτυξε εξειδικευμένες νανοδομές-κεραίες που μετατρέπουν το φως τεραχέρτζ σε κάθετα ηλεκτρικά πεδία μέσα σε δισδιάστατα υλικά όπως το δισουλφίδιο του μολυβδαινίου (MoS₂).
«Παραδοσιακά, τέτοια κάθετα ηλεκτρικά πεδία, που χρησιμοποιούνται για την εναλλαγή τρανζίστορ και άλλων ηλεκτρονικών συσκευών, εφαρμόζονται μέσω ηλεκτρονικής πύλης, αλλά αυτή η μέθοδος περιορίζεται θεμελιωδώς σε σχετικά αργούς χρόνους απόκρισης», εξηγεί ο καθηγητής Τουρτσινόβιτς. «Η δική μας προσέγγιση χρησιμοποιεί το ίδιο το φως τεραχέρτζ για να δημιουργήσει το σήμα ελέγχου μέσα στο υλικό του ημιαγωγού – επιτρέποντας μια βιομηχανικά συμβατή, φωτοδιεγερμένη, υπερταχεία οπτοηλεκτρονική τεχνολογία που μέχρι σήμερα δεν ήταν εφικτή.»
Η τεχνική αυτή επιτρέπει τον έλεγχο ηλεκτρονικών δομών σε πραγματικό χρόνο σε χρονικές κλίμακες μικρότερες του ενός πικοδευτερολέπτου – δηλαδή ενός τρισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου – ταχύτητες κατά τάξεις μεγέθους μεγαλύτερες από τις συμβατικές μεθόδους ηλεκτρονικής εναλλαγής. Οι ερευνητές απέδειξαν ότι τόσο οι οπτικές όσο και οι ηλεκτρονικές ιδιότητες του υλικού μπορούν να τροποποιηθούν επιλεκτικά με τη χρήση αυτών των παλμών φωτός.
Ο Δρ. Τομόκι Χιραόκα, κύριος συγγραφέας της μελέτης και υπότροφος Marie Skłodowska Curie στην ομάδα του καθηγητή Τουρτσινόβιτς, διαδραμάτισε καθοριστικό ρόλο στην πειραματική υλοποίηση. Οι πολύπλοκες νανοδομές-κεραίες 3D-2D που απαιτούνται για το φαινόμενο κατασκευάστηκαν στο IFW Dresden από ομάδα με επικεφαλής τον Δρ. Άντι Τόμας.
Αυτή η καινοτομία έχει σημαντικές προεκτάσεις για το υλικό τεχνητής νοημοσύνης, καθώς δυνητικά επιτρέπει πολύ ταχύτερα και ενεργειακά αποδοτικότερα υπολογιστικά συστήματα. Οι υπερταχείες δυνατότητες εναλλαγής θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέες γενιές συσκευών ελέγχου σήματος, ηλεκτρονικών διακοπτών και αισθητήρων, κρίσιμων για προηγμένες εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης που απαιτούν ακραίες ταχύτητες επεξεργασίας.
Η τεχνολογία αυτή δείχνει ότι μπορεί να εφαρμοστεί σε διάφορους τομείς, όπως η υπερταχεία μετάδοση δεδομένων, προηγμένες αρχιτεκτονικές υπολογιστών, συστήματα απεικόνισης και κβαντικές τεχνολογίες – όλα βασικά στοιχεία της υποδομής τεχνητής νοημοσύνης επόμενης γενιάς που απαιτεί ολοένα και ταχύτερες δυνατότητες επεξεργασίας.