Image:UNSW Sydney
Il a été démontré que les fils conducteurs en silicium les plus étroits jamais fabriqués - seulement quatre atomes de large et un atome de haut - ont la même capacité de transport de courant électrique que le cuivre, selon une nouvelle étude publiée aujourd'hui dans la revue Science .
Malgré leur diamètre étonnamment petit – 10, 000 fois plus fin qu'un cheveu humain - ces fils ont des propriétés électriques exceptionnellement bonnes, laissant espérer qu'ils serviront à connecter des composants à l'échelle atomique dans les ordinateurs quantiques de demain.
"Un câblage d'interconnexion de cette échelle sera vital pour le développement de futurs circuits électroniques à l'échelle atomique, " dit l'auteur principal de l'étude, Weber courbé, doctorant au Centre d'excellence ARC pour le calcul quantique et les technologies de communication de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud, A Sydney, Australie.
Les fils ont été fabriqués en plaçant avec précision des chaînes d'atomes de phosphore dans un cristal de silicium, selon l'étude, qui comprend des chercheurs de l'Université de Melbourne et de l'Université Purdue aux États-Unis.
Les chercheurs ont découvert que la résistivité électrique de leurs fils – une mesure de la facilité avec laquelle le courant électrique peut circuler – ne dépend pas de la largeur du fil. Leur comportement est décrit par la loi d'Ohm, qui est une loi fondamentale de la physique enseignée à chaque lycéen.
"Il est extraordinaire de montrer qu'une telle loi fondamentale est toujours valable même lors de la construction d'un fil à partir des éléments constitutifs fondamentaux de la nature - les atomes, " dit Weber.
La découverte démontre que les interconnexions électriques dans le silicium peuvent se réduire à des dimensions atomiques sans perte de fonctionnalité, déclare le directeur du Centre et responsable de la recherche, Professeur Michelle Simmons.
Des fils d'un seul atome de haut ont été créés en insérant une chaîne d'atomes de phosphore dans un cristal de silicium par une équipe de chercheurs de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud, Université de Melbourne et Université Purdue. Cette image d'une simulation informatique des fils montre la densité électronique lorsque les électrons circulent de gauche à droite. Les fils sont 20 fois plus petits que les plus petits fils actuellement disponibles et ne mesurent que quatre atomes de large par un atome de phosphore de haut. Crédit :Université Purdue /Sunhee Lee, Hoon Ryu et Gerhard Klimeck
« Poussé par l'industrie des semi-conducteurs, les composants des puces informatiques rétrécissent continuellement en taille permettant des ordinateurs toujours plus petits et plus puissants, " dit Simmons.
« Au cours des 50 dernières années, ce paradigme a fait de l'industrie de la microélectronique l'un des principaux moteurs de la croissance économique mondiale. L'un des principaux objectifs du Centre d'excellence de l'UNSW est de pousser cette technologie au niveau supérieur pour développer un ordinateur, où des atomes simples servent d'unités individuelles de calcul, " elle dit.
"Cela se résumera au fil. Nous sommes sur le point de fabriquer des transistors à partir d'atomes individuels. Mais pour construire un ordinateur quantique pratique, nous avons reconnu que le câblage et les circuits d'interconnexion doivent également être réduits à l'échelle atomique."
La création de composants aussi minuscules a été rendue possible grâce à une technique appelée microscopie à effet tunnel. "Cette technique nous permet non seulement d'imager des atomes individuels mais aussi de les manipuler et de les placer en position, " dit Weber.
