Wetenschappers hebben een cruciaal hulpmiddel toegevoegd aan de productietoolkit op atomaire schaal met grote implicaties voor de huidige datagedreven – koolstofintensieve – wereld, volgens nieuw onderzoek van de Universiteit van Alberta in Canada.

"Computers dragen tegenwoordig een gigaton aan koolstofemissies bij in de atmosfeer, en we kunnen dat elimineren door de meest energieverslindende onderdelen van conventionele computers te verbeteren met onze schakelingen op atomaire schaal, " zei Robert Wolkow, professor aan het Department of Physics van de University of Alberta en Principal Research Officer bij het National Research Council of Canada's Nanotechnology Research Centre, en technisch directeur van Quantum Silicon Inc, een spin-off bedrijf dat de technologie op de markt brengt. "Deze nieuwe tool maakt een ultra-efficiënte hybride computer beter mogelijk voor het trainen van neurale netwerken voor kunstmatige intelligentie."

De nieuwste bevinding versnelt het fabricageproces op atomaire schaal, profiteren van een natuurlijk natuurkundig fenomeen. Waterstofmoleculen zoeken en repareren automatisch fouten in schakelingen op atomaire schaal en kunnen worden gebruikt om de herschrijfsnelheden van atomaire gegevensopslag aanzienlijk te verbeteren. Dit werk bouwt voort op de decennialange toewijding van de onderzoeksgroep van Wolkow om het potentieel voor productie op atomaire schaal te realiseren, iets dat in de komende jaren is verschoven van een idealistische droom naar een steeds waarschijnlijker realiteit.

"Het duurt een paar jaar, maar er is een echt pad naar apparaten op atomaire schaal die een grote impact zullen hebben op onze wereld, " zei Roshan Achal, hoofdauteur van de nieuwe ontdekking, momenteel bezig met het afronden van zijn Ph.D. met Wolk. "En we hebben nu deze snellere en betere toepassing van atomair geheugen, die met de tijd alleen maar beter zal worden."

Achal legde uit dat het technische proces van het verplaatsen van waterstofmoleculen op atomair niveau in efficiëntie toeneemt naarmate elektronische circuits en geheugens groter worden, vertalen naar eenvoudiger massaproductie van elektronica met een laag vermogen met meer geheugen en snellere werking.

Overwegingen voor koolstof

De bevindingen presenteren potentiële toepassingen van kleinere harde schijven tot efficiëntere datacenters, een behoefte en een nieuwe realiteit voor onze datagestuurde klimaatbewuste wereld.

Wolkow en Achal zijn twee van de geesten achter de recente baanbrekende ontdekkingen van de groep, waaronder het creëren van de hoogst gedemonstreerde geheugenopslag en de eerste atomaire circuits van silicium. De groep heeft snel en stil hun technieken geperfectioneerd, die vroeger langzaam maar voldoende was voor toepassingen in wetenschappelijke laboratoria. Deze recente ontwikkelingen hebben het proces 1000 keer versneld, waardoor het praktischer wordt voor schaalbare toepassingen in de echte wereld.

Een onverwachte uitloper van hun waterstofgerelateerde ontdekking is het vermogen om andere moleculen te detecteren, presenteren het potentieel voor chemische detectie binnen hun atomaire schaal circuits, bijvoorbeeld nuttig bij het opsporen van alcohol, THC, en moleculen gevonden in explosieven.

"Een enkel molecuul dat op een oppervlak landt, kan nu elektrisch worden gedetecteerd, "zei Wolkow. "Het is alsof er een gloeilamp aangaat als dit gebeurt. Je detecteert de kleinste, meest delicate gebeurtenis. Het is mooi en zo handig. Het is geschikt voor sensorintegratie in alles, van je telefoon tot diagnostische apparaten in de spreekkamer."

voor Achal, deze nieuwste publicatie vormt de perfecte dop op zijn proefschrift, die hij volgende maand afrondt. "Dit nieuwe artikel is het hoogtepunt van wat ik zie als het laatste stukje van wat onze toolkit voor fabricage op atomaire schaal nodig had. Nu kunnen we echt gaan werken aan het maken van deze circuits en overgaan op een grootschalige demonstratie."

De krant, "Detecteren en sturen van enkelvoudige molecuulbindingsgebeurtenissen op H-Si(100) met toepassing op ultradichte gegevensopslag" verschijnt in het nummer van 27 november van het peer-reviewed tijdschrift ACS Nano .