Dette nanoelektroniske gennembrud kan føre til mere effektive kvanteenheder

Forskere fra Concordia har lavet et gennembrud, der kan hjælpe dine elektroniske enheder til at blive endnu smartere.

Deres resultater, som undersøger elektronadfærd inden for nanoelektronik, er blevet offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation .

Artiklen er medforfattet af den nuværende ph.d.-studerende Andrew McRae (MSc 13) og Alexandre Champagne, lektor i fysik ved Det Kunst- og Naturvidenskabelige Fakultet, sammen med to Concordia-alumner, James M. Porter (MSc 15, BSc 11) og Vahid Tayari (PhD 14).

Champagne er glad for den modtagelse, forskningen har fået. "Vi var begejstrede, da vores papir blev accepteret af Naturkommunikation på grund af den respekt bladet har på området, " han siger.

Champagne, undersøgelsens hovedforsker, er også formand for Concordias Institut for Fysik og Concordia University Research Chair in Nanoelectronics and Quantum Materials.

Nature Communications er en åben adgang, multidisciplinært tidsskrift dedikeret til at publicere forskning i biologi, fysik, kemi og geovidenskab. "Tidsskriftet er kendt for at offentliggøre fremskridt af betydning inden for hvert område, " siger Champagne.

Elektronernes kvantenatur

McRae, avisens hovedforfatter, forklarer forskningen. "Vores undersøgelse kaster lys over problemer, som ingeniører står over for, når de bygger molekylær nanoelektronik, og hvordan de måske kan overvinde dem ved at udnytte elektronernes kvantenatur, " han siger.

"Vi har vist eksperimentelt, at vi kan kontrollere, om positivt og negativt ladede partikler opfører sig på samme måde i meget korte kulstof-nanorørtransistorer. Især vi har vist, at i nogle enheder på omkring 500 atomer lange, de positive ladninger er mere begrænsede og virker mere som partikler, mens de negative ladninger er mindre godt begrænset og fungerer mere som bølger."

Disse resultater tyder på nye tekniske muligheder. "Det betyder, at vi kan drage fordel af elektronernes kvantenatur til at lagre information, " siger McRae.

Maksimering af forskellene mellem den måde, positive og negative ladninger opfører sig på, kan føre til en ny generation af to-i-én kvanteelektroniske enheder, forklarer han. Opdagelsen kunne have applikationer inden for kvanteberegning, strålingsføling og transistorelektronik.

Det her, på tur, i sidste ende kan føre til smartere og mere effektiv forbrugerelektronik.

Ultrakorte kvantetransistorer

"De mest spændende implikationer er at bygge kvantekredsløb med enkelte enheder, der enten kan lagre eller videregive kvanteinformation sammen med et tryk på en kontakt, " siger McRae.

"Vores undersøgelse viser også, at vi kan bygge enheder med dobbelte funktioner, hvilket kunne være nyttigt til at bygge mindre elektronik og pakke tingene tættere ind. Ud over, disse ultrakorte nanorørtransistorer kunne bruges som værktøjer til at studere samspillet mellem elektronik, magnetisme, mekanik og optik, på kvanteniveau."