Screenshot YouTube
Een wetenschappelijke doorbraak in Israël: onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv hebben 's werelds kleinste technologie ontwikkeld, met een dikte van slechts twee atomen. Volgens de onderzoekers stelt de nieuwe technologie een manier voor om elektrische informatie op te slaan in de dunste eenheid die de wetenschap kent, in een van de meest stabiele en inerte materialen in de natuur. De toegestane kwantummechanische elektronen tunneling door de atomair dunne film kan het leesproces van informatie een boost geven die veel verder gaat dan de huidige technologieën.
Het onderzoek werd uitgevoerd door wetenschappers van de Raymond and Beverly Sackler School of Physics and Astronomy and Raymond and Beverly Sackler School of Chemistry. Inmiddels is het onderzoek gepubliceerd in het toonaangevende Science magazine.
"Ons onderzoek komt voort uit nieuwsgierigheid naar het gedrag van atomen en elektronen in vaste materialen, wat heeft geleid tot veel van de technologieën die onze moderne manier van leven ondersteunen", zegt een van de onderzoekers, dr. Ben Shalom.
Maar deze doorbraak wordt niet alleen bepaald door zijn omvang. Integendeel, het bezit ook nuttig nut. In wezen werkt de technologie met behulp van kwantummechanische elektronen tunneling, waardoor het door de dunne film kan reizen.
"Wij (en vele andere wetenschappers) proberen de fascinerende eigenschappen van deze deeltjes te begrijpen, te voorspellen en zelfs te beheersen terwijl ze condenseren tot een geordende structuur die we een kristal noemen. In het hart van de computer ligt bijvoorbeeld een piepklein kristallijn apparaat ontworpen om te schakelen tussen twee toestanden die verschillende antwoorden aangeven - "ja" of "nee", "omhoog" of "omlaag" enz. Zonder deze tweedeling is het niet mogelijk om informatie te coderen en te verwerken. De praktische uitdaging is om een mechanisme te vinden dat zou het mogelijk maken om een klein, snel en goedkoop apparaat in te schakelen", aldus Ben Shalom.
De huidige ultramoderne apparaten bestaan uit minuscule kristallen die slechts ongeveer een miljoen atomen bevatten (ongeveer honderd atomen in hoogte, breedte en dikte), zodat een miljoen van deze apparaten ongeveer een miljoen keer in het gebied kunnen worden geperst van één munt, waarbij elk apparaat met een snelheid van ongeveer een miljoen keer per seconde schakelt.
Na de technologische doorbraak waren de onderzoekers voor het eerst in staat om de dikte van de kristallijne apparaten te verminderen tot slechts twee atomen. Dr. Ben Shalom benadrukt dat zo'n dunne structuur herinneringen op basis van het kwantumvermogen van elektronen in staat stelt om snel en efficiënt door barrières te springen die slechts enkele atomen dik zijn. Het kan dus elektronische apparaten aanzienlijk verbeteren in termen van snelheid, dichtheid en energieverbruik.
In het onderzoek gebruikten de onderzoekers een tweedimensionaal materiaal: één atoom dikke lagen boor en stikstof, gerangschikt in een zich herhalende zeshoekige structuur. In hun experiment waren ze in staat om de symmetrie van dit kristal te doorbreken door twee van dergelijke lagen kunstmatig samen te voegen.
"In zijn natuurlijke driedimensionale staat bestaat dit materiaal uit een groot aantal lagen die op elkaar zijn geplaatst, waarbij elke laag 180 graden is gedraaid ten opzichte van zijn buren (antiparallelle configuratie)", zegt dr. Ben Shalom. "In het laboratorium waren we in staat om de lagen kunstmatig in een parallelle configuratie te stapelen zonder dat rotatie, die hypothetisch atomen van dezelfde soort in perfecte overlap plaatst ondanks de sterke afstotende kracht ertussen (als gevolg van hun identieke ladingen). In feite geeft het kristal er echter de voorkeur aan om de ene laag een beetje ten opzichte van de andere te schuiven, zodat slechts de helft van de atomen van elke laag elkaar perfect overlappen, en degenen die elkaar overlappen een tegengestelde lading hebben - terwijl alle andere zich boven of onder een lege ruimte - het midden van de zeshoek. In deze kunstmatige stapelconfiguratie zijn de lagen behoorlijk van elkaar te onderscheiden. Als in de bovenste laag bijvoorbeeld alleen de booratomen elkaar overlappen, is het in de onderste laag andersom."
Dr. Ben Shalom belicht ook het werk van het theorieteam, dat talrijke computersimulaties heeft uitgevoerd. "Samen hebben we een diep begrip gekregen van waarom de elektronen van het systeem zichzelf rangschikken zoals we in het laboratorium hadden gemeten. Dankzij dit fundamentele begrip verwachten we ook fascinerende reacties in andere symmetrie-gebroken gelaagde systemen", zegt hij.
Comentários