Britse wetenschappers hebben een nieuwe manier gevonden om duizenden atomen tegelijk te manipuleren, de weg vrijmaken voor het sneller en gemakkelijker bouwen van elektronische apparaten op nanoschaal bij kamertemperatuur.

In 1992 werd de allereerste door de mens gemaakte atoomstructuur gecreëerd door een scanning tunneling microscope (STM) te gebruiken om individuele atomen voorzichtig in een klein nanometerschaallogo voor IBM te duwen.

Echter, met deze methode moeten atomen één voor één worden geplaatst, waardoor het proces zeer tijdrovend is, met zelfs de meest geavanceerde microscopen die vele uren nodig hebben om slechts een paar atomen te positioneren.

In tegenstelling tot, de nieuwe techniek ontwikkeld door de Universiteit van Bath in samenwerking met de Universiteit van Birmingham, kan duizenden atomen tegelijk verplaatsen, maar met dezelfde precisie.

In hun nieuwe methode de punt van de STM injecteert elektronen op een oppervlak versierd met benzeenmoleculen. De elektronen kunnen enkele tientallen nanometers over het oppervlak reizen totdat ze een van de benzeenmoleculen op het oppervlak tegenkomen, waardoor de benzeen wegvliegt in de gasfase.

Door de precieze atomaire positie van de benzeenmoleculen voor en na de elektroneninjecties zorgvuldig te vergelijken, het team was in staat om voor het eerst direct te observeren hoe hoge energie of "hete" elektronen zich bij kamertemperatuur gedragen.

Hete elektronen

Hete elektronen kunnen uit siliciumtransistors lekken en kunnen de miniaturisering van computercircuits beperken. Ze spelen ook een cruciale rol bij het omzetten van energie van licht naar elektriciteit in fotovoltaïsche energie.

Hun bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie laten zien dat in plaats van in rechte lijnen te bewegen zoals verwacht, ze kloppen rond als een bal in een flipperkast.

Dr. Peter Sloan van de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Bath, legde uit:"Hete elektronen zijn belangrijk in veel processen, maar zijn erg moeilijk waar te nemen vanwege hun korte levensduur, doorgaans een miljoenste van een miljardste van een seconde.

"We waren verrast om te ontdekken dat de hete elektronen niet in rechte lijnen reizen, maar gedragen zich in plaats daarvan alsof ze een bal in een flipperkast zijn, diffunderen over het oppervlak.

"Dit bevestigt dat Einsteins theorie van de Brownse beweging van elektronen in halfgeleiders zelfs op nanoschaal werkt. Een bevinding die je gewoon niet kunt waarnemen met de "normale" experimenten bij lage temperaturen.

"Onze bevindingen helpen ons de fundamentele fysica te begrijpen die ten grondslag ligt aan het gedrag van hete elektronen en zullen de weg vrijmaken voor het bouwen van nieuwe nanotechnologie-apparaten met atomaire precisie."

Professor Richard Palmer van de Universiteit van Birmingham merkte op:"Het Birmingham-Bath-programma geeft ons nieuwe ogen om zeer snelle elektronische processen te visualiseren en is dus niet alleen relevant voor elektronica en computergebruik, maar verbetert ook de prestaties van zonnecellen die zijn ontworpen om hernieuwbare energie op te vangen. energie.

"Het is geweldig om te zien hoe Britse universiteiten zo nauw samenwerken."