Les scientifiques ont ajouté un outil crucial à la boîte à outils de fabrication à l'échelle atomique avec des implications majeures pour le monde d'aujourd'hui axé sur les données et à forte intensité de carbone, selon une nouvelle recherche de l'Université de l'Alberta au Canada.

"Les ordinateurs contribuent aujourd'hui à une gigatonne d'émissions de carbone dans l'atmosphère, et nous pouvons éliminer cela en améliorant les parties les plus gourmandes en énergie des ordinateurs conventionnels avec nos circuits à l'échelle atomique, " dit Robert Wolkow, professeur au département de physique de l'Université de l'Alberta, agent de recherche principal au Centre de recherche en nanotechnologie du Conseil national de recherches du Canada, et directeur technique de Quantum Silicon Inc, une entreprise dérivée qui commercialise la technologie. "Ce nouvel outil permet de mieux créer un type d'ordinateur hybride ultra-efficace pour la formation de réseaux de neurones pour l'intelligence artificielle."

La dernière découverte accélère le processus de fabrication à l'échelle atomique, en profitant d'un phénomène physique naturel. Les molécules d'hydrogène recherchent et réparent automatiquement les erreurs dans les circuits à l'échelle atomique et peuvent être utilisées pour améliorer considérablement les vitesses de réécriture du stockage de données atomiques. Ce travail s'appuie sur le dévouement depuis des décennies du groupe de recherche de Wolkow pour réaliser le potentiel de la fabrication à l'échelle atomique, quelque chose qui est passé d'un rêve idéaliste à une réalité de plus en plus probable au cours des prochaines années.

« Cela prendra quelques années, mais il existe une véritable voie vers des dispositifs à l'échelle atomique qui auront un impact considérable sur notre monde, " dit Roshan Achal, auteur principal de la nouvelle découverte, termine actuellement son doctorat. avec Wolkow. "Et nous avons maintenant cette application plus rapide et meilleure de la mémoire atomique, qui ne fera que s'améliorer avec le temps."

Achal a expliqué que le processus technique de déplacement des molécules d'hydrogène au niveau atomique augmente en efficacité à mesure que les circuits électroniques et les mémoires augmentent en taille, se traduisant par une production de masse plus facile d'électronique de faible puissance avec plus de mémoire et un fonctionnement plus rapide.

Considérations pour le carbone

Les résultats présentent des applications potentielles allant des disques durs plus petits aux centres de données plus efficaces, un besoin et une nouvelle réalité pour notre monde axé sur le climat et axé sur les données.

Wolkow et Achal sont deux des esprits derrière les récentes découvertes révolutionnaires du groupe, qui incluent la création du stockage de mémoire le plus élevé démontré et le premier circuit atomique en silicium. Le groupe a rapidement et tranquillement perfectionné ses techniques, ce qui était lent mais suffisant pour les applications dans les laboratoires scientifiques. Ces développements récents ont accéléré le processus de 1000 fois, le rendant ainsi plus pratique pour les applications évolutives dans le monde réel.

Une ramification imprévue de leur découverte liée à l'hydrogène est la capacité de détecter d'autres molécules, présentant le potentiel de détection chimique au sein de leurs circuits à l'échelle atomique, utile par exemple dans la détection d'alcool, THC, et les molécules trouvées dans les explosifs.

"Une seule molécule atterrissant sur une surface peut désormais être détectée électriquement, " a déclaré Wolkow. "C'est comme si une ampoule s'allumait quand cela se produit. Vous détectez le moindre événement le plus délicat. C'est beau et tellement utile. Il se prête à l'incorporation de capteurs dans tout, de votre téléphone aux appareils de diagnostic dans le cabinet du médecin."

Pour Achal, cette dernière publication sert de couronnement parfait à sa thèse, qu'il termine le mois prochain. "Ce nouvel article est l'aboutissement de ce que je considère comme le dernier élément de ce dont notre boîte à outils de fabrication à l'échelle atomique avait besoin. Maintenant, nous pouvons vraiment commencer à travailler sur la fabrication de ces circuits et passer à une démonstration à grande échelle."

Le papier, "Detecting and Directing Single Molecule Binding Events on H-Si(100) with Application to Ultra-dense Data Storage" paraît dans le numéro du 27 novembre de la revue à comité de lecture ACS Nano .