Onderzoekers van Queen's University in Belfast hebben een nieuwe manier ontdekt om extreem dunne elektrisch geleidende platen te maken, die een revolutie teweeg kan brengen in de kleine elektronische apparaten die alles besturen, van smartphones tot bankieren en medische technologie.

Door nanotechnologie, natuurkundigen dr. Raymond McQuaid, Dr. Amit Kumar en professor Marty Gregg van de Queen's University's School of Mathematics and Physics, unieke 2D-platen hebben gemaakt, domeinmuren genoemd, die bestaan ​​in kristallijne materialen.

De vellen zijn bijna net zo dun als het wondermateriaal grafeen, op slechts enkele atoomlagen. Echter, ze kunnen iets doen dat grafeen niet kan - ze kunnen verschijnen, verdwijnen of bewegen in het kristal, zonder het kristal zelf permanent te veranderen.

Dit betekent dat in de toekomst nog kleinere elektronische apparaten kunnen worden gemaakt, omdat elektronische circuits zichzelf voortdurend opnieuw kunnen configureren om een ​​aantal taken uit te voeren, in plaats van slechts een enige functie te hebben.

Professor Marty Gregg legt uit:"Bijna alle aspecten van het moderne leven, zoals communicatie, gezondheidszorg, financiën en entertainment zijn afhankelijk van micro-elektronische apparaten. De vraag naar krachtiger, kleinere technologie blijft groeien, wat betekent dat de kleinste apparaten nu zijn samengesteld uit slechts een paar atomen - een kleine fractie van de breedte van mensenhaar."

"Zoals de zaken er nu voor staan, het wordt onmogelijk om deze apparaten kleiner te maken - we zullen gewoon ruimtegebrek hebben. Dit is een enorm probleem voor de computerindustrie en nieuwe, radicaal, disruptieve technologieën nodig zijn. Een oplossing is om elektronische schakelingen 'flexibeler' te maken, zodat ze op een bepaald moment voor een bepaald doel kunnen bestaan, maar kan het volgende moment volledig opnieuw worden geconfigureerd voor een ander doel."

De bevindingen van het team, die zijn gepubliceerd in Natuurcommunicatie , de weg vrijmaken voor een geheel nieuwe manier van gegevensverwerking.

Professor Gregg zegt:"Ons onderzoek suggereert de mogelijkheid om elektrische verbindingen op nanoschaal te 'etsen', waar patronen van elektrisch geleidende draden kunnen worden getekend en vervolgens zo vaak als nodig weer worden weggeveegd.

"Op deze manier, complete elektronische circuits kunnen worden gemaakt en vervolgens dynamisch opnieuw worden geconfigureerd wanneer dat nodig is om een ​​andere rol uit te voeren, het paradigma omverwerpen dat elektronische circuits vaste componenten van hardware moeten zijn, typisch ontworpen met een specifiek doel voor ogen."

Er zijn twee belangrijke hindernissen die moeten worden overwonnen bij het maken van deze 2D-vellen, er moeten lange rechte wanden worden gemaakt. Deze moeten elektriciteit effectief geleiden en het gedrag van echte metalen draden nabootsen. Het is ook essentieel om precies te kunnen kiezen waar en wanneer de domeinmuren verschijnen en om ze te verplaatsen of te verwijderen.

Door het onderzoek, de onderzoekers van de koningin hebben enkele oplossingen voor de hindernissen ontdekt. Hun onderzoek bewijst dat er lange geleidende vellen kunnen worden gemaakt door het kristal precies op de gewenste plek in te drukken. met behulp van een gerichte acupunctuur-achtige benadering met een scherpe naald. De platen kunnen vervolgens in het kristal worden verplaatst met behulp van aangelegde elektrische velden om ze te positioneren.

Dr. Raymond McQuaid, een onlangs benoemde docent aan de School of Mathematics and Physics aan de Queen's University, toegevoegd:"Ons team heeft voor het eerst aangetoond dat koper-chloorboracietkristallen rechte geleidende wanden kunnen hebben die honderden microns lang zijn en toch slechts nanometer dik. De sleutel is dat, wanneer een naald in het kristaloppervlak wordt gedrukt, een puzzelachtig patroon van structurele varianten, genaamd "domeinen", ontwikkelt zich rond het contactpunt. De verschillende delen van het patroon passen op een unieke manier in elkaar met als resultaat dat de geleidende wanden langs bepaalde grenzen worden gevonden waar ze elkaar ontmoeten.

"We hebben ook aangetoond dat deze muren vervolgens kunnen worden verplaatst met behulp van aangelegde elektrische velden, daarom suggereert compatibiliteit met meer conventionele spanningsgestuurde apparaten. Bij elkaar genomen, deze twee resultaten zijn een veelbelovend teken voor het mogelijke gebruik van geleidende wanden in herconfigureerbare nano-elektronica."