Atomopdagelse åbner døren til grønnere, hurtigere, mindre elektroniske kredsløb

Et vigtigt skridt i at frigøre potentialet for grønnere, hurtigere, mindre elektroniske kredsløb blev for nylig taget af en gruppe forskere ledet af UAlberta-fysiker Robert Wolkow.

Forskerholdet fandt en måde at slette og erstatte malplacerede atomer, der havde forhindret nye revolutionerende kredsløbsdesign i at fungere. Dette frigiver en ny slags siliciumchips til brug i almindelige elektroniske produkter, såsom vores telefoner og computere.

"For første gang, vi kan frigøre de stærke egenskaber, der er iboende til atomskalaen, " forklarede Wolkow, bemærker, at trykfejl på siliciumchips er uundgåelige, når man arbejder på atomskalaen. "Vi lavede ting, der var tæt på perfekte, men ikke helt der. Nu hvor vi har mulighed for at foretage rettelser, vi kan sikre perfekte mønstre, og det får kredsløbene til at fungere. Det er denne nye evne til at redigere på atomskalaen, der gør hele forskellen."

Tænk på en tastefejl og muligheden for at gå tilbage og hvide den ud og skrive den perfekt igen. Forestil dig nu, at den hvide ud faktisk er enkelte brintatomer, tillader et præcisionsniveau, som tidligere var uopnåeligt.

"Vi kan præcist slette eventuelle fejl og genprinte det atom på det rigtige sted. Det er ikke engang et kompromis som white out, hvor du enten har et klistret lag eller fordybning. Det er faktisk perfekt, " sagde Wolkow, som arbejdede med andre videnskabsmænd fra University of Alberta, Det Nationale Forskningsråd, og Quantum Silicon Inc.

Forskere har set mange hints om, at atomare kredsløb var inden for rækkevidde. Imidlertid, den nødvendige præcision var tidligere kun mulig for simple materialer, der skulle holdes ved ultralave temperaturer, upraktisk til daglige applikationer, der kræves i computere og personlige digitale enheder. Wolkow og hans team har opdaget metoder og materiale til at sikre stabilitet ved stuetemperatur, udfordringer, som han og andre videnskabsmænd verden over har arbejdet på i årtier på at overvinde.

Wolkows kandidatstuderende Roshan Achal og Taleana Huff viste sammen med postdoc Moe Rashidi, at de kan overvinde disse forhindringer med en modificeret tilgang til de samme siliciumchips, som bruges i nutidens kredsløb. Mens de tidligere havde forbedret nøjagtigheden af ​​atomisk siliciumudskrivning, fejl i form af malplacerede atomer forekom altid på én procent niveau. Selvom placeringsfejlene var små - omkring en tredjedel af en nanometer - er de ikke desto mindre store nok til at forstyrre kredsløbsdriften.

Eleverne skabte en pålidelig procedure til at opfange enkelte brintatomer med deres atomisk skarpe sonde og erstatte et eller flere brintatomer for perfekt at slette atomare trykfejl.

Med deres nye opdagelse, mange resterende udfordringer med ultra-laveffekt atomare kredsløb er også blevet slettet. Wolkow, Achal, og Huffs opdagelse er blevet fanget i det akademiske papir "Atomic Whiteout, ", der vises i det videnskabelige tidsskrift ACS Nano .