L'équipe utilise un microscope à effet tunnel (STM) pour injecter des atomes sur une surface selon un motif précis, leur permettant de construire des dispositifs nanométriques plus rapidement et plus facilement qu'auparavant
Des scientifiques britanniques ont mis au point une nouvelle façon de manipuler plusieurs milliers d'atomes à la fois, ouvrant la voie à la construction d'appareils électroniques à l'échelle nanométrique plus rapidement et plus facilement à température ambiante.
En 1992, la toute première structure atomique artificielle a été créée en utilisant un microscope à effet tunnel (STM) pour pousser doucement des atomes individuels dans un minuscule logo à l'échelle nanométrique pour IBM.
Cependant, en utilisant cette méthode, les atomes doivent être placés un par un, rendre le processus très chronophage, même les microscopes les plus avancés mettent de nombreuses heures à positionner quelques atomes seulement.
En revanche, la nouvelle technique développée par l'Université de Bath en collaboration avec l'Université de Birmingham, est capable de déplacer des milliers d'atomes simultanément, mais avec une précision similaire.
Dans leur nouvelle méthode, la pointe du STM injecte des électrons sur une surface décorée de molécules de benzène. Les électrons peuvent parcourir la surface de quelques dizaines de nanomètres jusqu'à ce qu'ils rencontrent l'une des molécules de benzène posées sur la surface, ce qui fait que le benzène s'envole dans la phase gazeuse.
En comparant soigneusement la position atomique précise des molécules de benzène avant et après les injections d'électrons, l'équipe a pu pour la première fois observer directement le comportement des électrons à haute énergie ou « chauds » à température ambiante.
Électrons chauds
Les électrons chauds peuvent s'échapper des transistors au silicium et limiter la miniaturisation des circuits informatiques. Ils jouent également un rôle essentiel dans la transformation de l'énergie lumineuse en électricité dans le photovoltaïque.
Les expériences de l'équipe montrent que les électrons à haute énergie ou « chauds » ne se déplacent pas en ligne droite comme prévu
leurs découvertes, publié dans la revue Communication Nature montrer qu'au lieu de se déplacer en ligne droite comme prévu, ils frappent comme une balle dans un flipper.
Dr Peter Sloan du Département de physique de l'Université de Bath, a expliqué :"Les électrons chauds sont importants dans de nombreux processus mais sont vraiment difficiles à observer en raison de leur courte durée de vie, généralement un millionième de milliardième de seconde.
"Nous avons été surpris de constater que les électrons chauds ne se déplacent pas en ligne droite, mais se comportent plutôt comme s'ils étaient une balle dans un flipper, diffusant sur toute la surface.
"Cela confirme que la théorie d'Einstein sur le mouvement brownien des électrons dans les semi-conducteurs fonctionne même à l'échelle nanométrique. Une découverte que vous ne pouvez tout simplement pas observer avec les expériences "normales" à basse température.
« Nos découvertes nous aident à comprendre la physique fondamentale qui sous-tend le comportement des électrons chauds et ouvriront la voie à la construction de nouveaux dispositifs nanotechnologiques avec une précision atomique. »
Le professeur Richard Palmer de l'Université de Birmingham a commenté :« Le programme Birmingham-Bath nous offre de nouveaux yeux pour visualiser des processus électroniques très rapides et est donc pertinent non seulement pour l'électronique et l'informatique, mais aussi pour améliorer les performances des cellules solaires conçues pour capturer les énergie.
"C'est formidable de voir les universités britanniques collaborer si étroitement ensemble."
