Immagina di modellare e visualizzare il silicio a livello atomico, qualcosa che, se fatto con successo, rivoluzionerà l'industria informatica quantistica e classica. Un team di scienziati a Edmonton, Il Canada ha fatto proprio questo, guidato da un fisico di fama mondiale e dal suo protetto emergente.

La studentessa di dottorato dell'Università di Alberta Taleana Huff ha collaborato con il suo supervisore Robert Wolkow per incanalare una tecnica chiamata microscopia a forza atomica, o AFM, per modellare e rappresentare circuiti elettronici a livello atomico. Questa è la prima volta che la potente tecnica è stata applicata alla fabbricazione su scala atomica e all'imaging di una superficie di silicio, notoriamente difficile perché l'atto di applicare la tecnica rischia di danneggiare il silicio. Però, la ricompensa vale il rischio, perché questo livello di controllo potrebbe stimolare la rivoluzione dell'industria tecnologica.

"È un po' come il braille, " spiega Huff. "Porti la punta atomicamente affilata molto vicino alla superficie del campione per sentire semplicemente gli atomi usando le forze che esistono naturalmente tra tutti i materiali".

Uno dei problemi con il lavoro su scala atomica è il rischio di perturbare la cosa che stai misurando con l'atto di misurarla. sbuffa, Wolkow, e i loro collaboratori di ricerca hanno ampiamente superato questi problemi e, di conseguenza, ora possono costruire spostando i singoli atomi in giro:soprattutto, quelle strutture atomicamente definite determinano un nuovo livello di controllo sui singoli elettroni.

Questa è la prima volta che è stato dimostrato che la potente tecnica AFM vede non solo gli atomi di silicio ma anche i legami elettronici tra quegli atomi. Al centro della tecnica c'è un nuovo e potente approccio computazionale che analizza e verifica l'identità degli atomi e dei legami visti nelle immagini. "Non avremmo potuto eseguire questi calcoli nuovi e impegnativi senza il supporto di Compute Canada. Questo approccio combinato di calcolo e misurazione riesce a creare le basi per un'intera nuova generazione di architetture di calcolo sia classiche che quantistiche, "dice Wolkow.

Ha le sue mire a lungo termine sulla creazione di circuiti a base di silicio ultraveloci e a bassissima potenza, consumando potenzialmente diecimila volte meno energia di quella sul mercato.

"Immagina invece che la batteria del tuo telefono duri un giorno che potrebbe durare settimane alla volta, perché stai usando solo un paio di elettroni per schema di calcolo, "dice Huff, il quale spiega che la precisione del lavoro consentirà al gruppo e ai potenziali investitori del settore di modellare geometricamente gli atomi per realizzare praticamente qualsiasi tipo di struttura logica immaginabile.

Questo lavoro pratico è stato esattamente ciò che ha attirato l'autodefinito canadese canadese per nascita americano per personalità alla fisica della materia condensata nella Facoltà di scienze dell'Università di Alberta. Dopo il lavoro universitario in astrofisica e uno stage alla NASA, Huff ha sentito il bisogno di diventare più tangibile con il suo lavoro di laurea. (Con hobby che includono il sollevamento di potenza e il restauro di motociclette, viene dal desiderio di tangibilità abbastanza onestamente.) "Volevo qualcosa che potessi toccare, qualcosa che sarebbe stato un prodotto fisico con cui avrei potuto lavorare subito, "dice Huff.

E in termini di chi voleva lavorare con, è andata dritta in cima, cercando Wolkow, rinomato in tutto il mondo per il suo lavoro con i punti quantici, legami penzolanti, e il lavoro di spinta dell'industria sulla scienza su scala atomica. "Ha solo una tale passione e convinzione per quello che fa, " continua. "Con Bob, è come, 'cambieremo il mondo.' Lo trovo davvero stimolante, "dice Huff.

"Taleana ha la passione e la spinta per fare cose molto impegnative. Ora ha comprensione e capacità che sono davvero uniche al mondo, dandoci un grande vantaggio sul campo, " dice Wolkow. "Dobbiamo solo lavorare sui suoi gusti musicali, "aggiunge con una risata.

Gli ultimi risultati della ricerca del gruppo, "Possibile osservazione del contrasto del legame chimico nelle immagini AFM di una superficie di silicio terminata con idrogeno" è stata pubblicata il 13 febbraio, numero 2017 di Comunicazioni sulla natura .