Een belangrijke stap in het ontsluiten van het potentieel voor groenere, sneller, kleinere elektronische schakelingen werden onlangs genomen door een groep onderzoekers onder leiding van UAlberta-natuurkundige Robert Wolkow.

Het onderzoeksteam vond een manier om atomen die niet op hun plaats waren te verwijderen en te vervangen, waardoor nieuwe revolutionaire circuitontwerpen niet werkten. Dit ontketent een nieuw soort siliciumchips voor gebruik in gewone elektronische producten, zoals onze telefoons en computers.

"Voor de eerste keer, kunnen we de krachtige eigenschappen ontketenen die inherent zijn aan de atomaire schaal, " legde Wolkow uit, opmerkend dat drukfouten op siliciumchips onvermijdelijk zijn bij het werken op atomaire schaal. "We maakten dingen die bijna perfect waren, maar niet helemaal daar. Nu we de mogelijkheid hebben om correcties aan te brengen, we kunnen zorgen voor perfecte patronen, en dat zorgt ervoor dat de circuits werken. Het is deze nieuwe mogelijkheid om op atoomschaal te bewerken die het verschil maakt."

Denk aan een typefout en de mogelijkheid om terug te gaan en het te wissen en het opnieuw perfect te typen. Stel je nu voor dat het wit eruit bestaat uit enkele waterstofatomen, een niveau van precisie mogelijk maken dat voorheen onbereikbaar was.

"We kunnen eventuele fouten precies wissen en dat atoom op de juiste plaats opnieuw afdrukken. Het is niet eens een compromis zoals wit uit waar je een kleverige laag of inkeping hebt. Het is eigenlijk perfect, " zei Wolk, die samenwerkte met collega-wetenschappers van de Universiteit van Alberta, de Nationale Onderzoeksraad, en Quantum Silicon Inc.

Wetenschappers hebben veel aanwijzingen gezien dat atomaire circuits binnen handbereik waren. Echter, de noodzakelijke precisie was voorheen alleen mogelijk voor eenvoudige materialen die bij ultra-lage temperaturen moesten worden gehouden, onpraktisch voor alledaagse toepassingen die worden vereist in computers en persoonlijke digitale apparaten. Wolkow en zijn team hebben methoden en materiaal ontdekt om stabiliteit bij kamertemperatuur te garanderen, uitdagingen waaraan hij en andere wetenschappers over de hele wereld al tientallen jaren werken om ze te overwinnen.

De afgestudeerde studenten van Wolkow, Roshan Achal en Taleana Huff, hebben samen met postdoc Moe Rashidi laten zien dat ze deze obstakels kunnen overwinnen met een aangepaste benadering van dezelfde siliciumchips die in de hedendaagse circuits worden gebruikt. Hoewel ze eerder de nauwkeurigheid van atomaire siliciumafdrukken hadden verbeterd, fouten in de vorm van misplaatste atomen kwamen altijd voor op het niveau van één procent. Hoewel de plaatsingsfouten klein waren - ongeveer een derde van een nanometer - waren ze toch groot genoeg om de werking van het circuit te verstoren.

De studenten creëerden een betrouwbare procedure voor het oppikken van afzonderlijke waterstofatomen met hun atomair scherpe sonde en het vervangen van een of meer waterstofatomen om atomaire misdrukken perfect te wissen.

Met hun nieuwe ontdekking veel resterende uitdagingen voor atomaire circuits met ultralaag vermogen zijn ook gewist. Wolk, Achal, en Huff's ontdekking is vastgelegd in de academische paper "Atomic Whiteout, " verschijnen in het wetenschappelijke tijdschrift ACS Nano .