Il team utilizza un microscopio a scansione a effetto tunnel (STM) per iniettare atomi su una superficie secondo uno schema preciso, consentendo loro di costruire dispositivi su scala nanometrica più rapidamente e facilmente di prima
Scienziati britannici hanno aperto la strada a un nuovo modo di manipolare diverse migliaia di atomi alla volta, aprendo la strada alla costruzione di dispositivi elettronici su scala nanometrica più rapidamente e facilmente a temperatura ambiente.
Nel 1992 è stata creata la prima struttura atomica artificiale utilizzando un microscopio a scansione a effetto tunnel (STM) per spingere delicatamente i singoli atomi in un minuscolo logo in scala nanometrica per IBM.
Però, usando questo metodo gli atomi devono essere posizionati uno per uno, rendendo il processo molto dispendioso in termini di tempo, con anche i microscopi più avanzati che impiegano molte ore per posizionare solo pochi atomi.
In contrasto, la nuova tecnica sviluppata dall'Università di Bath in collaborazione con l'Università di Birmingham, è in grado di muovere migliaia di atomi contemporaneamente, ma con analoga precisione.
Nel loro nuovo metodo, la punta dell'STM inietta elettroni su una superficie decorata con molecole di benzene. Gli elettroni possono viaggiare attraverso la superficie di alcune decine di nanometri fino a quando non incontrano una delle molecole di benzene che si trovano sulla superficie, che fa volare il benzene nella fase gassosa.
Confrontando attentamente la precisa posizione atomica delle molecole di benzene prima e dopo le iniezioni di elettroni, il team è stato in grado di osservare direttamente come si comportano per la prima volta gli elettroni ad alta energia o "caldi" a temperatura ambiente.
Elettroni caldi
Gli elettroni caldi possono fuoriuscire dai transistor di silicio e possono limitare la miniaturizzazione dei circuiti dei computer. Inoltre, svolgono un ruolo fondamentale nella trasformazione dell'energia dalla luce all'elettricità nel fotovoltaico.
Gli esperimenti del team mostrano che gli elettroni ad alta energia o "caldi" non si muovono in linea retta come previsto
Le loro scoperte, pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura mostrare che invece di muoversi in linea retta come previsto, bussano come una palla in un flipper.
Dr Peter Sloan del Dipartimento di Fisica dell'Università di Bath, ha spiegato:"Gli elettroni caldi sono importanti in molti processi ma sono davvero difficili da osservare a causa della loro breve durata, generalmente un milionesimo di miliardesimo di secondo.
"Siamo rimasti sorpresi nello scoprire che gli elettroni caldi non viaggiano in linea retta, ma invece si comportano come se fossero una pallina in un flipper, diffondendosi sulla superficie.
"Ciò conferma che la teoria di Einstein sul moto browniano degli elettroni nei semiconduttori funziona anche su scala nanometrica. Una scoperta che non si può osservare con i "normali" esperimenti a bassa temperatura.
"I nostri risultati ci aiutano a comprendere la fisica fondamentale alla base del comportamento degli elettroni caldi e aiuteranno a spianare la strada alla costruzione di nuovi dispositivi nanotecnologici con precisione atomica".
Il professor Richard Palmer dell'Università di Birmingham ha commentato:"Il programma Birmingham-Bath ci sta fornendo nuovi occhi per visualizzare processi elettronici molto veloci e quindi è rilevante non solo per l'elettronica e l'informatica, ma anche per migliorare le prestazioni delle celle solari progettate per catturare fonti rinnovabili energia.
"È fantastico vedere le università britanniche collaborare così strettamente insieme".
