Bộ Khoa học và ICT Hàn Quốc cùng Quỹ Nghiên cứu Quốc gia Hàn Quốc (NRF) ngày 8/4 công bố trao Giải Nhà khoa học công nghệ Hàn Quốc tháng 4 cho giáo sư Sim Woo-young, Khoa Kỹ thuật Vật liệu Mới, Đại học Yonsei, nhờ thành tựu phát triển vật liệu bán dẫn III-V với cấu trúc mới chưa tồn tại trong tự nhiên.

Giải Nhà khoa học công nghệ Hàn Quốc được trao hằng tháng cho một nhà nghiên cứu có thành tựu nổi bật trong vòng ba năm gần nhất và đóng góp đáng kể cho sự phát triển khoa học - công nghệ. Người được vinh danh nhận bằng khen của Phó thủ tướng kiêm Bộ trưởng Bộ Khoa học và ICT Hàn Quốc cùng khoản thưởng 10 triệu won.

Theo Bộ Khoa học và ICT Hàn Quốc, giáo sư Sim được lựa chọn trong tháng 4, thời điểm có Ngày Khoa học và Ngày Thông tin - Truyền thông, nhờ nghiên cứu về vật liệu bán dẫn hợp chất III-V có cấu trúc hoàn toàn mới. Chất bán dẫn III-V là vật liệu được tạo thành từ sự kết hợp giữa các nguyên tố thuộc nhóm 3 và nhóm 5 trong bảng tuần hoàn.

Các vật liệu bán dẫn III-V truyền thống có ưu thế về tốc độ di chuyển của electron, nhưng gần như không có không gian để ion dịch chuyển. Điều này làm hạn chế khả năng triển khai những chức năng điện tử mới.

Nhóm nghiên cứu của giáo sư Sim đã đề xuất một khái niệm thiết kế bán dẫn mới dựa trên cấu trúc cation-eutaxy. Bằng kỹ thuật topochemical etching, nhóm loại bỏ có chọn lọc một phần nguyên tố để tạo ra các khoảng van der Waals, từ đó mở đường cho sự dịch chuyển của ion.

Trên cơ sở đó, giáo sư Sim chứng minh rằng vật liệu III-V với cấu trúc mới có thể đồng thời khai thác đặc tính điện và chức năng lưu trữ của chất bán dẫn. Cấu trúc này đặc biệt phù hợp với mô hình compute-in-memory, vốn cho phép một vật liệu vừa lưu trữ vừa xử lý tính toán, qua đó có thể cắt giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng trong các tác vụ AI.

Ngoài ra, vật liệu này cũng có thể mô phỏng cơ chế hoạt động của khớp thần kinh, nơi độ mạnh liên kết thay đổi theo cường độ và thời gian của tín hiệu tương tự mạng nơ-ron trong não người. Vì vậy, công nghệ này được kỳ vọng có thể ứng dụng vào các thiết bị AI neuromorphic.

Giáo sư Sim cho biết thành tựu trên được tạo nên với sự hỗ trợ của chương trình “Future Material Discovery” thuộc Bộ Khoa học và ICT Hàn Quốc, chương trình thúc đẩy việc khám phá vật liệu chính xác thông qua tính toán kết hợp với nghiên cứu tổng hợp thực nghiệm. Kết quả nghiên cứu đã được đăng trên tạp chí Nature Materials số ra tháng 10/2024 và đồng thời được lựa chọn là bài “research briefing” của tháng.

Năm ngoái, ông cũng được bổ nhiệm làm Phó tổng biên tập của Nano Letters, tạp chí khoa học thuộc Hiệp hội Hóa học Mỹ (ACS) có ảnh hưởng lớn trong lĩnh vực khoa học nano.

Giáo sư Sim nhấn mạnh việc một nhóm nghiên cứu trong nước lần đầu tiên trên thế giới đề xuất được vật liệu bán dẫn mới chưa tồn tại trong tự nhiên là thành tựu đặc biệt có ý nghĩa. Ông cho biết sẽ tiếp tục theo đuổi các nghiên cứu có tính thách thức để Hàn Quốc giữ vai trò dẫn dắt trong lĩnh vực vật liệu mới.