科學家發現，一種"超原子"材料是有史以來速度最快、效率最高的半導體材料，這種新材料的能量傳輸速度比硅快得多。半導體是電子設備跳動的心臟，而硅則是目前至高無上的材料。這些材料構成了晶體管和集成電路的基礎，而晶體管和集成電路本身又為智能手機、超級計算機等一切產品奠定了基礎。
現在，哥倫比亞大學的科學家們發現了一種新型半導體材料，其性能似乎優于其他所有材料。這種材料被稱為 Re6Se8Cl2，由錸、硒和氯混合組成，這些原子聚集在一起，表現得像一個大原子--一種"超級原子"。這就是它的速度來源。
在任何材料中，原子結構都會產生微小的振動，這些振動以量子粒子（稱為聲子）的形式傳播，可以散射電子或激子等載能粒子。這種能量很快就會以熱量的形式散失，而管理這種能量是設計電子芯片和系統的一個長期障礙。
但 Re6Se8Cl2 有一個巧妙的特點。它的激子在受到聲子撞擊時不會散射，而是會與聲子結合，從而產生另一種形式的準粒子--聲激子-極子。這些激子仍然可以攜帶能量，但傳播速度比普通激子慢得多--與直覺相反，這最終導致了比硅更快的速度。
研究小組將其比作龜兔賽跑的老故事。電子在硅中的傳播速度非常快，但它們往往會四處彈跳，這并不是最有效的傳播路徑。另一方面，Re6Se8Cl2 中的極子速度較慢，而且不受其他聲子的影響，因此它們移動得更遠，時間也更穩定。
實際上，研究小組發現 Re6Se8Cl2 中的極子移動速度是硅中電子移動速度的兩倍。考慮到它們可以由光而不是電來控制，研究小組估計，使用這種材料制造的理論電子設備最終會比現有設備快六個數量級。
這項研究的作者米蘭-德洛爾（Milan Delor）說："就能量傳輸而言，Re6Se8Cl2 是我們所知的最好的半導體，至少到目前為止是這樣。"
遺憾的是，不要指望你的電腦很快就能用上這種材料制造的超快處理器--研究小組表示，這種特殊的混合物不太可能進入市場。對于消費品來說，錸實在是太稀有、太昂貴了。但在證明了這一概念后，研究人員相信，類似的、希望更便宜的材料可能會表現出同樣的行為。
德洛爾說："我們現在可以開始預測還有哪些材料可能具有我們以前沒有考慮過的這種特性。有一大批超原子和其他二維半導體材料具有有利于聲學極子形成的特性。"
這項研究發表在《科學》雜志上。
