然而事无绝对，半导体材料在具备诸多优点的同时，也有一些缺陷。其中最关键的一点就是：由于半导体与生俱来的绝缘属性，在其内部存在的“能带隙”（Band Gap ）本身会在一定程度上阻碍电子的定向运动。同时，电子在运动时无法避免的会与材料中的原子发生碰撞，这也会损失相当一部分的导电性。
基于这一点，近日来自美国加州大学的科学家们从 1906 年发明的真空二极管中汲取灵感，发明了一种让电子在真空/空气中定向运动的技术，未来或对半导体行业产生颠覆性的影响。
要实现电子在真空/空气中的自由运动，首先就要把电子从原材料中释放出来。传统情况下，要将电子从材料中释放出来，需要施加至少 100V 以上的高压电，或者在摄氏 500 度以上高温条件下利用化学反应催化，将电子强行从材料中“拽”出来，不但过程难以控制，而且费时费力。
美国加州大学的科学家们另辟蹊径，利用金属纳米管材料（这里使用的是黄金）制成了一种谐振表面，这种材料的微结构如下图所示。
每一个形似小蘑菇的微单元都由三层材料组成，最下层的是硅基板，第二层是二氧化硅隔离层，再往上是金属纳米管。之所以特意排列成这种特殊的形状（蘑菇型，还一排一排的），目的就是避免大功率的消耗或者高温高压，只需要在 10V 以下的低压直流条件下，向谐振表面照射一定频率的低功率红外激光，就能触发金属谐振，轻易地将电子释放出来。
待电子被释放到真空/空气中之后，在图中 Flat port 和 Suspended port 极板之间施以大小不同的电压（或者利用磁场的电磁感应原理），就能操控电子在真空/空气中产生定向移动。
测试结果表明，这种结构使得电路中的导电率提升了 10 倍，加州大学的科学家表示：“这足以实现开关状态，即作为光学电闸替代一部分传统的半导体二极管。”
当然，目前这一研究尚处初级阶段，距离真正的实用化和商业化还为时尚早。但这种利用谐振来激发电子，并控制其在真空/空气中运动来减小阻力的方式，无疑为半导体行业未来的发展提供了一个非常具有价值的研究方向。
