Gennembrud i tynde elektrisk ledende ark baner vej for mindre elektroniske enheder

Queen's University Belfast -forskere har opdaget en ny måde at skabe ekstremt tynde elektrisk ledende ark, som kunne revolutionere de bittesmå elektroniske enheder, der styrer alt fra smartphones til bank- og medicinsk teknologi.

Gennem nanoteknologi, fysikere Dr. Raymond McQuaid, Dr. Amit Kumar og professor Marty Gregg fra Queen's University's School of Mathematics and Physics, har skabt unikke 2-D-ark, kaldet domæne vægge, der findes inden for krystallinske materialer.

Arkene er næsten lige så tynde som undermaterialet grafen, på kun et par atomlag. Imidlertid, de kan noget, som grafen ikke kan - de kan vises, forsvinde eller bevæge sig rundt i krystallen, uden permanent at ændre selve krystallen.

Det betyder, at fremover endnu mindre elektroniske enheder kunne oprettes, da elektroniske kredsløb konstant kunne omkonfigurere sig selv til at udføre en række opgaver, frem for bare at have en eneste funktion.

Professor Marty Gregg forklarer:"Næsten alle aspekter af det moderne liv, såsom kommunikation, sundhedspleje, finans og underholdning er afhængige af mikroelektroniske enheder. Kravet om mere kraftfuld, mindre teknologi bliver ved med at vokse, hvilket betyder, at de mindste enheder nu er sammensat af kun få atomer - en lille brøkdel af bredden af ​​menneskehår. "

"Som tingene er i øjeblikket, det bliver umuligt at gøre disse enheder mindre - vi løber simpelthen tør for plads. Dette er et kæmpe problem for computerindustrien og nye, radikal, forstyrrende teknologier er nødvendige. En løsning er at gøre elektroniske kredsløb mere 'fleksible', så de kan eksistere på et tidspunkt til et formål, men kan helt konfigureres det næste øjeblik til et andet formål. "

Holdets resultater, som er blevet offentliggjort i Naturkommunikation , bane vejen for en helt ny måde at behandle data på.

Professor Gregg siger:"Vores forskning tyder på muligheden for at" æts-en-skitse "elektriske forbindelser i nanoskala, hvor mønstre af elektrisk ledende tråde kan trækkes og derefter tørres af igen så ofte som nødvendigt.

"På denne måde, komplette elektroniske kredsløb kunne oprettes og derefter dynamisk omkonfigureres, når det er nødvendigt for at udføre en anden rolle, at vælte paradigmet om, at elektroniske kredsløb skal være faste komponenter i hardware, typisk designet med et bestemt formål i tankerne. "

Der er to vigtige forhindringer, der skal overvindes, når du opretter disse 2-D-ark, lange lige vægge skal laves. Disse skal effektivt lede elektricitet og efterligne virkelige metaltråde. Det er også vigtigt at kunne vælge præcis, hvor og hvornår domænevæggene skal vises, og at flytte eller slette dem.

Gennem forskningen, dronningens forskere har opdaget nogle løsninger på forhindringerne. Deres forskning viser, at lange ledende plader kan skabes ved at klemme krystallen på præcis det sted, de er nødvendige, ved hjælp af en målrettet akupunkturlignende tilgang med en skarp nål. Arkene kan derefter flyttes rundt i krystallen ved hjælp af påførte elektriske felter for at placere dem.

Dr. Raymond McQuaid, en nyligt udpeget lektor på School of Mathematics and Physics på Queen's University, tilføjede:"Vores team har for første gang demonstreret, at kobber-chlorboracitkrystaller kan have lige ledende vægge, der er hundredvis af mikrometer lange og alligevel kun nanometer tykke. Nøglen er, at når en nål presses ind i krystaloverfladen, et puslespil-lignende mønster af strukturelle varianter, kaldet "domæner", udvikler sig omkring kontaktpunktet. De forskellige stykker af mønsteret passer sammen på en unik måde med det resultat, at de ledende vægge findes langs bestemte grænser, hvor de mødes.

"Vi har også vist, at disse vægge derefter kan flyttes ved hjælp af anvendte elektriske felter, tyder derfor på kompatibilitet med mere konventionelle spændingsdrevne enheder. Taget sammen, disse to resultater er et lovende tegn på den potentielle brug af ledende vægge i rekonfigurerbar nano-elektronik. "