১৯৬৫ সালে কম্পিউটার প্রসেসিং ক্ষমতা প্রতি দুই বছরে দ্বিগুণ হওয়ার যে পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছিল, তা দীর্ঘ সময় ধরে প্রযুক্তির গতি সচল রেখেছে। আধুনিক জীবনের মেরুদণ্ড হিসেবে পরিচিত কম্পিউটিং পাওয়ার জ্যামিতিক হারে বাড়লেও বর্তমানে সেই চেনা গতি থমকে যাওয়ার মুখে পড়েছে। কম্পিউটারকে আরও শক্তিশালী করতে ট্রানজিস্টরের আকার ছোট করতে করতে বিজ্ঞানীরা এখন প্রায় পারমাণবিক সীমার শেষ প্রান্তে পৌঁছে গেছেন।পদার্থবিজ্ঞানের নিয়ম অনুযায়ী সিলিকন ট্রানজিস্টরকে আর ছোট করা সম্ভব নয়।
বিদ্যমান সেমিকন্ডাক্টর বা অর্ধপরিবাহী হিসেবে সিলিকন সস্তা এবং সহজলভ্য হওয়ায় কয়েক দশক ধরে এটি একচ্ছত্র আধিপত্য দেখিয়েছে। তবে এর প্রধান সীমাবদ্ধতা হলো এটি উচ্চ ভোল্টেজ বা অতিরিক্ত তাপমাত্রা সামলাতে পারে না, যা আধুনিক প্রযুক্তির বড় বাধা। সিলিকনের ব্যান্ড গ্যাপ মাত্র এক দশমিক ১২ ইলেকট্রন ভোল্ট হওয়ায় অতিরিক্ত বিদ্যুৎ প্রবাহের সময় প্রচুর শক্তি তাপে রূপান্তরিত হয়ে অপচয় হয়। সোলার প্যানেলের ক্ষেত্রেও এই সংকটের কারণে সূর্যের আলোর কার্যক্ষমতা মাত্র পঁচিশ থেকে ছাব্বিশ শতাংশের মধ্যে আটকে আছে।এই সীমাবদ্ধতা দূর করতে এখন প্রশস্ত ব্যান্ড গ্যাপের নতুন উপাদানের দিকে ঝুঁকছে বিশ্ব।
গ্যালিয়াম নাইট্রাইড, গ্রাফেন এবং সিলিকন কার্বাইডের মতো নতুন উপাদানগুলো সিলিকনের চেয়ে দশ গুণ বেশি ভোল্টেজ এবং তিনশ ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি তাপমাত্রা সামলাতে সক্ষম। এগুলো ব্যবহারে কম্পিউটারে অতিরিক্ত ঠান্ডা করার বা কুলিং ব্যবস্থার প্রয়োজন পড়ে না, যা যন্ত্রের আকার ছোট ও সাশ্রয়ী করে তোলে। সোলার প্যানেলের জন্য পেরোভস্কাইট নামের ক্রিস্টাল কাঠামো ব্যবহার করে আলোর শোষণ ক্ষমতা বহুগুণ বাড়ানোর পরীক্ষামূলক কাজ চলছে।
নতুন এসব উপাদানের দাম বেশি হলেও সিলিকন উৎপাদনের পরিবেশগত ক্ষতি এড়ানো এখন বড় চ্যালেঞ্জ। বিশ্বের সিংহভাগ সিলিকন চিনে কয়লা পুড়িয়ে উৎপাদিত হয় এবং চিপ তৈরিতে বিপুল পরিমাণ পানির প্রয়োজন হয়। পানির সংকটের কারণে সম্প্রতি তাইওয়ানের মতো প্রধান উৎপাদক দেশেও চিপ উৎপাদন ব্যাহত হয়েছে। ২০৫০ সালের মধ্যে বিশ্বজুড়ে অকেজো সোলার প্যানেলের বর্জ্য প্রায় আট কোটি মেট্রিক টনে পৌঁছাবে বলে আশঙ্কা রয়েছে।
ইউরোপীয় ইউনিয়নের আইন অনুযায়ী প্রতিটি সোলার প্যানেলের আয়ু শেষে তার আশি শতাংশ পুনর্ব্যবহার বা রিসাইকেল করা বাধ্যতামূলক করা হয়েছে। সিলিকন পরিশোধন অত্যন্ত ব্যয়বহুল ও সময়সাপেক্ষ হওয়ায় পেরোভস্কাইট ও গ্যালিয়াম নাইট্রাইডের মতো বিকল্প উপাদানগুলোই দীর্ঘমেয়াদে ভবিষ্যতের সেরা পথ।
