Van de smalste geleidende draden in silicium ooit gemaakt - slechts vier atomen breed en één atoom hoog - is aangetoond dat ze hetzelfde elektrische stroomvoerende vermogen hebben als koper, volgens een nieuwe studie die vandaag in het tijdschrift is gepubliceerd Wetenschap .

Ondanks hun verbazingwekkend kleine diameter - 10, 000 keer dunner dan een mensenhaar – deze draden hebben uitzonderlijk goede elektrische eigenschappen, hoop wekken dat ze zullen dienen om componenten op atomaire schaal te verbinden in de kwantumcomputers van morgen.

"Onderling verbindende bedrading van deze schaal zal van vitaal belang zijn voor de ontwikkeling van toekomstige elektronische circuits op atomaire schaal, " zegt de hoofdauteur van de studie, Bent Weber, een PhD-student in het ARC Centre of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology aan de University of New South Wales, in Sydney, Australië.

De draden zijn gemaakt door nauwkeurig ketens van fosforatomen in een siliciumkristal te plaatsen, volgens de studie, waaronder onderzoekers van de University of Melbourne en Purdue University in de VS.

De onderzoekers ontdekten dat de elektrische weerstand van hun draden - een maat voor het gemak waarmee elektrische stroom kan vloeien - niet afhangt van de draadbreedte. Hun gedrag wordt beschreven door de wet van Ohm, wat een fundamentele natuurwet is die aan elke middelbare scholier wordt onderwezen.

"Het is buitengewoon om te laten zien dat zo'n basiswet nog steeds geldt, zelfs als je een draad construeert uit de fundamentele bouwstenen van de natuur - atomen, ' zegt Weber.

De ontdekking toont aan dat elektrische verbindingen in silicium kunnen krimpen tot atomaire afmetingen zonder verlies van functionaliteit, zegt de directeur en leider van het onderzoek van het Centrum, Professor Michelle Simmons.

"Gedreven door de halfgeleiderindustrie, computerchipcomponenten krimpen voortdurend in omvang waardoor steeds kleinere en krachtigere computers, ' zegt Simmons.

"In de afgelopen 50 jaar heeft dit paradigma de micro-elektronica-industrie tot een van de belangrijkste drijfveren voor wereldwijde economische groei gemaakt. Een belangrijk aandachtspunt van het Centre of Excellence bij UNSW is om deze technologie naar een hoger niveau te tillen om een ​​op silicium gebaseerd kwantum te ontwikkelen. computer, waarbij enkele atomen dienen als de individuele rekeneenheden, " ze zegt.

"Het zal tot de draad komen. We staan ​​op de drempel om transistors te maken van individuele atomen. Maar om een ​​praktische kwantumcomputer te bouwen, hebben we ingezien dat de onderling verbonden bedrading en circuits ook moeten krimpen tot de atomaire schaal."

Het maken van zulke kleine componenten is mogelijk gemaakt met behulp van een techniek die scanning tunneling microscopie wordt genoemd. "Deze techniek stelt ons niet alleen in staat om individuele atomen in beeld te brengen, maar ook om ze te manipuleren en in positie te brengen, ' zegt Weber.