Ny metode til at bygge på atomskala

Britiske forskere har været banebrydende for en ny måde at manipulere flere tusinde atomer på ad gangen, baner vejen for at bygge elektroniske enheder i nanoskala hurtigere og nemmere ved stuetemperatur.

I 1992 blev den allerførste menneskeskabte atomstruktur skabt ved at bruge et scanning tunneling microscope (STM) til forsigtigt at skubbe individuelle atomer ind i et lille nanometer-logo for IBM.

Imidlertid, ved hjælp af denne metode skal atomer placeres én efter én, gør processen meget tidskrævende, med selv de mest avancerede mikroskoper, der tager mange timer at placere nogle få atomer.

I modsætning, den nye teknik udviklet af University of Bath i samarbejde med University of Birmingham, er i stand til at flytte tusindvis af atomer samtidigt, men med lignende præcision.

I deres nye metode, spidsen af ​​STM injicerer elektroner på en overflade dekoreret med benzenmolekyler. Elektronerne kan bevæge sig hen over overfladen nogle titusvis af nanometer, indtil de møder et af benzenmolekylerne, der sidder på overfladen, hvilket får benzenen til at flyve ud i gasfasen.

Ved omhyggeligt at sammenligne benzenmolekylernes præcise atomposition før og efter elektroninjektionerne, holdet var i stand til direkte at observere, hvordan højenergi- eller "varme" elektroner opfører sig ved stuetemperatur for første gang.

Varme elektroner

Varme elektroner kan lække ud af siliciumtransistorer og kan begrænse miniaturiseringen af ​​computerkredsløb. De spiller også en afgørende rolle i omdannelsen af ​​energi fra lys til elektricitet i fotovoltaik.

Deres resultater, offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation vise, at i stedet for at bevæge sig i lige linjer som forventet, de banker rundt som en bold i en flippermaskine.

Dr. Peter Sloan fra University of Baths Institut for Fysik, forklarede:"Varme elektroner er vigtige i mange processer, men er virkelig svære at observere på grund af deres korte levetid, generelt en milliontedel af en milliardtedel af et sekund.

"Vi var overraskede over at opdage, at de varme elektroner ikke bevæger sig i lige linjer, men i stedet opfører sig som om de var en bold i en pin-ball maskine, diffunderer hen over overfladen.

"Dette bekræfter, at Einsteins teori om brunsk bevægelse af elektroner i halvledere virker selv på nanoskalaen. En konstatering, som man bare ikke kan observere med de "normale" lavtemperaturforsøg.

"Vores resultater hjælper os med at forstå den grundlæggende fysik, der ligger til grund for opførsel af varme elektroner og vil hjælpe med at bane vejen for at bygge nye nanoteknologiske enheder med atomær præcision."

Professor Richard Palmer ved University of Birmingham kommenterede:"Birmingham-Bath-programmet giver os nye øjne til at visualisere meget hurtige elektroniske processer og er derfor ikke kun relevant for elektronik og databehandling, men også for at forbedre ydeevnen af ​​solceller designet til at fange vedvarende energi. energi.

"Det er fantastisk at se britiske universiteter samarbejde så tæt sammen."