Cables a nanoescala para desafiar las predicciones cuánticas
Atómica componentes eléctricos conducta al igual que los cables convencionales, dando una nueva oportunidad de vida a la ley de Moore.
Microchips podría seguir cada vez más pequeño y más potente en los próximos años. La investigación muestra que los cables sólo unos pocos nanómetros de ancho conducen la electricidad de la misma manera como los componentes más grandes de los dispositivos existentes, en lugar de ser afectado negativamente por la mecánica cuántica.
A medida que mejora la tecnología de fabricación y la caída de los costos, el número de transistores que pueden ser aplicados sobre un circuito integrado se duplica aproximadamente cada dos años. Esta tendencia, conocida como ley de Moore, fue observado por primera vez en 1960 por Gordon Moore, co-fundador del fabricante de chips Intel, con sede en Santa Clara, California. Sin embargo, los transistores se han vuelto tan pequeño que los científicos han pronosticado que no pasará mucho tiempo antes de su actuación se ve comprometida por los efectos cuánticos imprevisibles.
A escala atómica de la electrónica sigue las reglas clásicas, no cuántica,.
B. WEBBER
Resistividad, una medida de la cantidad de material se opone al flujo de corriente eléctrica, ya ha demostrado que aumenta exponencialmente a medida que el ancho de un hilo disminuye por debajo de 10 nanómetros, lo que impide el funcionamiento de los dispositivos con componentes a escala atómica.
David Ferry, un ingeniero eléctrico de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe, señala que las partes clave de la última generación de Intel de microprocesadores son tan sólo 22 nanómetros de largo - sólo alrededor de 100 veces el tamaño de la distancia entre los átomos en una oblea de silicio. "La pregunta es, ¿cuánto más puede ir?", Se pregunta Ferry.
Potencialmente mucho más, según un estudio publicado hoy en la ciencia una . Michelle Simmons, un físico y director del Centro de Computación Cuántica y la Comunicación en la Universidad de New South Wales en Sydney, Australia, y sus colegas hicieron escala atómica cables cubriendo un cristal de silicio con una capa de átomos de hidrógeno y talla cabo de varios nanómetros de ancho de los canales en el hidrógeno utilizando la punta de un microscopio de efecto túnel. Que absorbe los átomos de fósforo en el silicio expuesto y después de calentar cubiertas todo con silicio cristalino, la creación de cables de silicio dopado con fósforo en la que el fósforo siempre y cuando el exceso de electrones necesarios para generar una corriente.
Obedecer la ley
El ancho de los cables variados 1,5 a 11 nanómetros, pero los investigadores encontraron que la resistencia no difiere sustancialmente. Esto, según ellos, demuestra que los cables todavía obedecen a la ley de Ohm de la electrónica clásica, lo que implica que la resistividad no debe cambiar con el tamaño de la muestra.
Michelle Simmons, director del Centro de Computación Cuántica y la Comunicación en la Universidad de Nueva Gales del Sur y co-autor del estudio, dice que hay dos razones principales de que la resistencia es constante: una fuerte superposición de funciones de onda de electrones resultantes de la alta densidad de átomos de fósforo en los cables y los cables están completamente encapsulados en silicio, lo que no tienen las superficies externas que pueden inhibir la movilidad y la disponibilidad de electrones.
Simmons señala que el enfoque de su equipo no puede ser utilizado junto con las técnicas actuales de chips de computadora de producción masiva, lo que implica la impresión de circuitos todo en obleas de silicio en vez de extraer cuidadosamente los componentes individuales. Pero, dice, el trabajo del grupo es importante porque muestra que no hay límites fundamentales eléctrica para hacer cables de silicio a la escala atómica ..
Ferry está de acuerdo en que el trabajo tiene importantes implicaciones para la industria del microchip."Antes de este trabajo no fue tal vez una generación más de microchips, mientras que ahora puede haber dos o tres generaciones", dice. Añade que es posible que reduzca la longitud de los componentes de tan pequeñas como 5 nanómetros.
Pero Suman Datta, un ingeniero eléctrico de la Universidad Estatal de Pennsylvania en University Park, pone en duda que la obra de Weber y Simmons 'tendrá un impacto directo en la fabricación de dispositivos electrónicos convencionales. Alaba el estudio como un "experimento de la ciencia buena", pero sostiene que la fabricación de chips práctica probablemente implicará la reducción de la concentración de fósforo y por lo tanto aumentando la resistencia.
Ferry no cree que la baja resistividad de los cables es en sí mismo, el punto crucial. Lo que importa, dice, es que los cables de exhibición clásica en lugar de un comportamiento cuántico. "Cuando se tiene la coherencia cuántica del transistor no se enciende y se apaga como que espera que", explica, "y si el transistor no funciona como debiera entonces la ley de Moore ha terminado."
- DOI : 10.1038/nature.2012.9747
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