De smalleste ledende ledninger i silicium, der nogensinde er lavet, viser samme strømevne som kobber

De smalleste ledende ledninger i silicium, der nogensinde er lavet - kun fire atomer brede og et atom høje - har vist sig at have den samme elektriske strømbærende evne som kobber, ifølge en ny undersøgelse offentliggjort i dag i tidsskriftet Videnskab .

På trods af deres forbavsende lille diameter - 10, 000 gange tyndere end et menneskehår – disse ledninger har usædvanligt gode elektriske egenskaber, vækker håb om, at de vil tjene til at forbinde komponenter på atomare skala i morgendagens kvantecomputere.

"Forbindende ledninger i denne skala vil være afgørende for udviklingen af ​​fremtidige elektroniske kredsløb på atomare skala, " siger hovedforfatteren af ​​undersøgelsen, Bent Weber, en ph.d.-studerende i ARC Center of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology ved University of New South Wales, i Sydney, Australien.

Trådene blev lavet ved præcist at placere kæder af fosforatomer i en siliciumkrystal, ifølge undersøgelsen, som omfatter forskere fra University of Melbourne og Purdue University i USA.

Forskerne opdagede, at den elektriske resistivitet af deres ledninger - et mål for den lethed, hvormed elektrisk strøm kan flyde - ikke afhænger af ledningsbredden. Deres adfærd er beskrevet af Ohms lov, som er en grundlæggende fysiklov, som hver gymnasieelev lærer.

"Det er ekstraordinært at vise, at sådan en grundlæggende lov stadig gælder, selv når man konstruerer en ledning fra naturens grundlæggende byggesten - atomer, siger Weber.

Opdagelsen viser, at elektriske forbindelser i silicium kan krympe til atomare dimensioner uden tab af funktionalitet, siger centrets direktør og leder af forskningen, Professor Michelle Simmons.

"Drevet af halvlederindustrien, computerchipkomponenter skrumper konstant i størrelse, hvilket tillader stadig mindre og mere kraftfulde computere, " siger Simmons.

"I løbet af de sidste 50 år har dette paradigme etableret mikroelektronikindustrien som en af ​​de vigtigste drivkræfter for global økonomisk vækst. Et hovedfokus for Center of Excellence ved UNSW er at skubbe denne teknologi til næste niveau for at udvikle et siliciumbaseret kvantestof. computer, hvor enkelte atomer tjener som de individuelle beregningsenheder, " hun siger.

"Det vil komme ned til ledningen. Vi er på tærsklen til at lave transistorer ud af individuelle atomer. Men for at bygge en praktisk kvantecomputer har vi erkendt, at de sammenkoblede ledninger og kredsløb også skal krympe til atomskalaen."

At skabe sådanne små komponenter er blevet gjort muligt ved hjælp af en teknik kaldet scanning tunneling mikroskopi. "Denne teknik giver os ikke kun mulighed for at afbilde individuelle atomer, men også at manipulere dem og placere dem på plads, siger Weber.