对于很多现代技术而言，一种空缺反而成了技术得以实现的关键，这种空缺正是被称作“空穴”的粒子。一种被称为“空穴”的粒子，促成了现代技术，也让人们对未来充满了遐想。理解它们是什么、怎么产生的、如何去应用，是上世纪的一项重大科学成就。这个过程也昭显了受好奇心驱动的基础研究在应用中的长期价值。假想我们从材料的某个原子中，突然挪走一个电子。原子最终将达到一个稳态。
此时，在电子缺失的地方就形成了一个缺陷——一个本该有、却没有电子的空位。这个空位就是我们所说的空穴。因为电子携带一个单位的负电荷，于是，由它的缺失而导致的空穴携带一个单位的正电荷（像质子一样）。在金属与半导体等材料中，空穴能够移动。事实上，由于空穴比质子轻得多，它的移动会显得更加灵活。为什么这种移动性很重要？要知道，几乎我们的所有能量都来源于一个巨大的聚变反应堆——太阳——的辐射。
树木吸收了阳光的能量后，转化成可用作燃料的木材；一些植物的遗骸经过漫长的时间，在细菌的分解和高压下转化为可以燃烧的煤炭和石油。但是，这些生物过程只能俘获一小部分辐射到地球的太阳能。而且，木材或石油等燃料在燃烧时还会排放温室气体，带来严重的副作用。另外一种利用太阳能的办法，是利用太阳的辐射使电子脱离原本正常的位置。
我们只需要让阳光照射到一种适合的材料——光伏材料上，高能量的光子就能激发原来一直正常运行的部分电子，从而产生空穴。如果在该材料上加上电压，由于电子和空穴携带着相反的电荷，在电场的作用下就可以产生电流。瞧！一转眼，我们就把光变成了电流，将太阳能转化成了电能。电能是一种十分美丽的能量。它很便利，目前我们已经拥有很好的方法来储存和传输电能了。并且，电能的使用不涉及燃烧，是一种重要的清洁能源。
事实上，由于太阳辐射的能量比人类目前所消耗的多出了大约一万倍，这意味着光伏或将成为未来的主要新能源。除了刚才提到的方法，我们还可以通过化学的方法来产生空穴。在材料中掺入具有较少活性电子的杂质原子，当它们替代材料本身原子的时候，就会形成空穴。如果在半导体中同时掺入富含空穴的硼原子和富含电子的磷原子，并以巧妙的方式将它们分别排列起来，我们就能够在半导体中构建出一个个用来控制电流的“水坝”或者“沟渠”。
这是固态电子技术的根本策略，而固态电子是现代通信与信息处理的核心技术。空穴的发现诞生于远离实际应用的理论研究中。1925年，沃尔夫冈·泡利（Wolfgang Pauli）在研究原子光谱时发现了泡利不相容原理；它表明在原子和分子中有可能存在空穴。
1930年，保罗·狄拉克（Paul Dirac）为了让量子理论和狭义相对论相容，在一个假想的理想化的宇宙材料中引入了空穴的概念——他将其称为反电子，或正电子。而在这些充满创意的结果的激励下，鲁道夫·佩尔斯（RudolfPeierls）等人进行了开创性研究，得到了材料空穴的现代理论。这群先驱们在作出伟大的发现时，并没有预想到晶体管或者光伏——这些应用是在几十年后才有的。
他们只是一群充满好奇心的人，纯粹地想多了解一分这个世界。这或许能带给我们一些启示。