Mały Etch-a-Szkic

To może być najmniejszy na świecie Etch-a-Sketch. Naukowcy zademonstrowali nową technikę, którą można wykorzystać do tworzenia obwodów logicznych wielokrotnego zapisu i gęstszej pamięci komputera. Za pomocą mikroskopu sił atomowych (AFM) naukowcy byli w stanie narysować nanoprzewody i kropki, które można było wielokrotnie wymazywać i zapisywać.

Drobne przewody: Korzystając z nanoskalowej końcówki mikroskopu sił atomowych (AFM), naukowcy byli w stanie narysować maleńkie, przewodzące prąd elektryczny ścieżki w materiale wykonanym z dwóch zazwyczaj nieprzewodzących tlenków. Wymazali przewody za pomocą końcówki AFM lub podmuchu niebieskiego światła.

Prowadzone przez Jeremy Levy z University of Pittsburgh naukowcy użyli końcówki AFM jak ołówka, rysując ścieżki przewodzące prąd elektryczny – które zachowują się jak metalowe druty – na specjalnym materiale. Linie miały grubość zaledwie trzech nanometrów, co czyniło je znacznie węższymi niż linie, które można narysować za pomocą litografii wiązką elektronów – jednej z najbardziej precyzyjnych technik wytrawiania urządzeń z krzemu.

Naukowcy wykorzystali dwuwarstwowy materiał opracowany przez grupę Jochena Mannharta na Uniwersytecie Ausberg w Niemczech. Podstawa wykonana jest z kryształu tytanianu strontu, z cienką warstwą glinianu lantanu na wierzchu. Interfejs między dwoma materiałami można zmienić z izolującego na przewodzący poprzez przyłożenie napięcia do interfejsu.

Grupy Levy'ego i Mannharta współpracowały nad projektem, w którym narysowano cienkie linie przewodzące na styku, badając powierzchnię materiału za pomocą AFM, który ma końcówkę w nanoskali, która może przyłożyć napięcie na niewielkim obszarze. Linie, które rysowały grupy, były zarówno cienkie, jak i długie; ich długość była ograniczona jedynie tym, jak daleko przeskanuje końcówka AFM.

Levy i jego koledzy wykazali, że odwrócenie napięcia i przeciągnięcie końcówki AFM po przewodzie przerywa ją, przerywając przewodzenie. Mierząc, jak daleko musieli przeciągnąć końcówkę, aby odciąć drut, byli w stanie oszacować szerokość drutu. Wystawienie materiału na działanie światła niebieskiego spowodowało również usunięcie wszystkich przewodów narysowanych w materiale.

Fakt, że można go ponownie zapisać, jest bardzo ważny, mówi Harold Hwang z Uniwersytetu Tokijskiego w Japonii, który nie był zaangażowany w nowe badania. W konwencjonalnym urządzeniu półprzewodnikowym po wyprodukowaniu urządzenia to wszystko.

Możliwość narysowania tych wzorców przewodzących może umożliwić naukowcom tworzenie obwodów, które można rekonfigurować w locie, mówi Levy. Naukowcy wykazali również, że przewody mogą działać jako tranzystory. Chociaż trudno sobie wyobrazić, by konkurowały z dobrze rozwiniętymi technikami dla chipów krzemowych, mówi Levy, technika ta mogłaby zostać wykorzystana w przypadku pamięci o dużej gęstości.

Przesyłając impuls napięciowy przez końcówkę AFM, moglibyśmy napisać izolowane wyspy w bardzo małych skalach, rzędu kilku nanometrów, mówi Levy. To około 100 razy większa gęstość niż w przypadku materiałów magnetycznych, które są podstawą dzisiejszego przechowywania danych.

Dla Levy'ego ekscytujące jest to, że materiał może tworzyć przewody przewodzące i tranzystory oraz potencjalnie przechowywać informacje. Zwykle robi się to z różnych materiałów, na zupełnie różnych platformach. Ale tutaj wszystko jest z tego samego materiału. Ponadto naukowcy odnieśli pewien sukces w uprawie tytanianu strontu na wierzchu krzemu, mówi Levy, dzięki czemu możliwe byłoby zintegrowanie nowego materiału z istniejącymi chipami krzemowymi.

Badanie, które zostało niedawno opublikowane w Materiały przyrodnicze stwierdzili, że przewody i kropki pozostawały w swoim stanie przez co najmniej 24 godziny. Levy uważa, że ​​wytrzymają znacznie dłużej i obecnie testuje tę teorię.

Tego rodzaju rzeczy, które robią z sondami skanującymi w tym artykule, są stosunkowo proste, mówi Stephen Streiffer z Argonne National Laboratory w Illinois. Dodaje, że naukowcy powinni być w stanie wykorzystać szereg końcówek AFM na tych materiałach, aby narysować wiele przewodów i kropek jednocześnie.

ukryć