【歐姆定律下降到原子尺度】

明道

【歐姆定律下降到原子尺度】

 

磷原子作一個小小的矽片上線

成立的電線只是4個原子的厚度和一個原子高的歐姆定律，嵌入矽晶體內的原子尺度的導線揭示了一種新的技術。

結果是一個驚喜，因為傳統的智慧認為，這樣的小電線從歐姆定律的量子效應造成大的偏差。

奇怪的是，研究人員希望，這一發現將有助於開發量子計算機。

由於芯片製造商包越來越多的矽晶片上的電路，晶體管和其他設備的大小接近原子尺度。

除了純粹的技術挑戰，更小的組件，許多物理學家關注的是量子力學固有的模糊性，將很快使大家熟悉的經典電子過時的法律。

為了研究在原子尺度上的傳導，米歇爾·西蒙斯，本特·韋伯和他的同事在澳大利亞新南威爾士大學已經開發出一種用磷原子嵌入體矽晶體內的原子級薄區域。

磷有一個在其外殼中的電子比矽和如果一個矽原子的磷原子所取代（這個過程被稱為n型摻雜），晶體捐贈一個自由電子，從而提高了導電性的摻雜區域。

“卓越成就”

在凝聚態物理學家大衛渡輪在美國亞利桑那州立大學描述為“一個了不起的成就”，西蒙斯的團隊使用的掃描探針顯微鏡的尖端創建一個通道中的矽去除矽原子層。

然後，該表面暴露於磷氣體，然後通過沉積的矽原子。其結果是一個嵌入的矽晶體 - 有效的原子線的磷原子的鏈。

研究小組發現，這些電線的電阻是不變的，到原子尺度。這意味著，這樣的線的電阻是在它的長度和其面積成反比，只是作為您希望從歐姆定律，成正比。

雖然西蒙斯說，目前無法被部署在工業生產過程中所使用的技術創建的電線，的渡輪認為，在原則上，經典的電子產品的小型化可以持續數年，這是一個有價值的示範。

像英特爾這樣的公司一直在擔心他們的設備，使他們成為量子力學他們的行為，他說。

現在，晶體管的柵極長度是約22納米，大約是100倍的單個矽原子的間距。

有一個小，這些設備可以成為，前量子效應接管的關注，這表明他們仍然有一些更多的後代，渡輪。

解決單個原子

西蒙斯的組，但是，是不是有興趣在傳統的電子，而量子計算機的發展努力。

該研究小組希望利用個人的磷原子的量子位，或量子比特。

我們正在開發單原子裝置，西蒙斯解釋說，在發展，我們已經認識到，能夠解決單個原子，我們需要能夠使電極大小相同 - 這真的什麼我們使用這些電線的。

在這一點上，小輪更持懷疑態度，不只是這種方法，但一般的量子計算。

我認為是一個安蒂斯在這個世界中，他說。

事實上，他甚至認為，在原子尺度上的經典現象的持久性可能使其難以用磷原子作為量子比特。

然而，席夢思仍然樂觀。

五年前，有大量的磷為基礎的量子計算機發展的潛在障礙，我們已經克服了這些漸漸地，一點一點地，在那一刻，我想量子計算的一大挑戰是可伸縮的系統，當然為實現這一目標，這些電線是非常有幫助的，她說。

該研究成果發表在科學。

關於作者

添蜗杆是一個總部設在英國的科普作家

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/jan/05/ohms-law-holds-down-to-atomic-scale