電腦芯片過熱是發展更快、更高效電腦和手機的主要障礙。

　　目前，該問題已有一個很有前景的解決辦法：幾年前發現的拓撲絕緣體材料，與傳統材料相比，其電阻和產熱更少。這些材料仍處于早期階段。來自德國尤里希研究中心和亞琛應用技術大學的一個研究團隊發現了一種方法可以控制這類材料，使其導電性能更加精確和可靠的。研究結果已發表在自然通訊雜志上（DOI: 10.1038 / ncomms9816）。“拓撲”材料的表面和內部具有不同的物理性質。該材料內部是絕緣體，但表面和邊緣部分可以導電，且電流傳輸速度更快，阻力更小，產生的熱量也更少。電子傳輸類似在鐵路軌道上，該“軌道”可作為電子的單行道。電子的固有角動量稱為“自旋”，可以確定在哪個方向的電子可以流。

　　“自旋”也可用于信息處理，有利于自旋電子器件的發展。于利希彼得·格倫伯格研究所和亞琛工業大學的研究人員已經證實，拓撲材料的電導率和能量需求可以優化，成功解決這個問題的辦法是：疊加而不是混合。制備拓撲絕緣體的通常方法是將兩種不同的半導體材料混合在一起，彼得·格倫伯格研究所的Detlev Grützmacher教授提出了一個重要理念：將不同半導體材料的原子層堆疊在彼此的頂部，利用分子束外延法依次將堆疊后的原子層放置硅襯底上。分子束外延法是生產極精確細晶層的有效方法，不僅被越來越多的應用各種研究中，還被用在半導體工業生產中。彼得·格倫伯格研究所的Lukasz Plucinski博士稱，利用這種材料制備方法，科學家們能夠以極大的精度控制原子結構。“實現拓撲絕緣體的完美原子組成對其電子性能和能效來講是至關重要的，但普通的混合制備方法很難對其原子層結構進行檢測。研究人員使用角分辨光電子能譜技術能夠準確地發現哪個原子層厚度具有最佳電子傳導性能。利用光子轟擊樣品，將材料中電子的能量釋放出來。

　　通過測量電子的能量和出射角度，能夠獲得樣品表面能量和電子分布的信息。原則上，拓撲絕緣體也可以通過半導體合金等材料的外部電場進行控制。使用科學家們在“未來信息技術”（JARA FIT）的框架研究中開發的夾心法，可以不再使用這樣復雜的技術程序，此外，采用硅襯底材料可以其在后階段的應用中更容易集成。在虛擬拓撲絕緣體研究所（VITI）的科學家，繼續開展這種新材料應用的基礎研究。這可能證明理論上預言的新穎量子現象是存在的，如由表面上電子-空穴對形成的拓撲激子縮合物。