纳米科学:最终的绿色技术:创造使用能耗低10,000倍的计算机!

纳米科学:最终的绿色技术:创造使用能耗低10,000倍的计算机!

想象一下在原子级别上对硅进行图案化和可视化,如果成功完成,将会彻底改变量子和经典计算行业。加拿大埃德蒙顿的一个科学家团队就是由世界着名的物理学家及其崭露头角的学者领导的。

阿尔伯塔大学博士生Taleana Huff与她的主管罗伯特·沃尔科(Robert Wolkow)合作,将原子力显微镜(AFM)技术引入原子级的图像和图像电子电路。这是第一次将强大的技术应用于硅表面的原子级制造和成像,这是众所周知的困难,因为应用该技术的行为有损于硅的风险。然而,奖励是值得冒险的,因为这种控制水平可能会刺激科技产业的革命。

“这有点像盲文,”赫夫解释说。“你将原子尖锐的尖端非常靠近样品表面,通过使用所有材料中自然存在的力来简单地感受原子。”

在原子尺度下工作的一个问题是,通过测量它的行为会扰乱你正在测量的东西。Huff,Wolkow和他们的研究合作者已经在很大程度上克服了这些问题,因此现在可以通过移动单个原子来构建:最重要的是,那些原子定义的结构导致对单个电子的新控制水平。

这是第一次强有力的AFM技术不仅可以看到硅原子,还可以看到这些原子之间的电子键。该技术的核心是一种强大的新计算方法,可以分析和验证图像中所见的原子和键的身份。“如果没有Compute Canada的支持,我们无法完成这些新的和苛刻的计算。这种组合的计算和测量方法成功地为新一代经典和量子计算架构奠定了基础,”Wolkow说。

他的长期目标是制造超快速和超低功耗的硅基电路,其功耗可能比市场上的功耗低一万倍。

“想象一下,而不是你的手机电池持续一天,它可能会持续一周,因为你每个计算模式只使用几个电子,”赫夫说,他解释说,工作的精确性将使这个团队和潜在的行业投资者对原子进行几何图形化,以制造出任何可想象的逻辑结构。

这项实践工作恰恰是在阿尔伯塔大学理学院将自我描述的逐个加拿大人的个性化物质引入凝聚态物理学的过程。在天体物理学的本科工作之后 - 以及在美国国家航空航天局(NASA)的实习期间,赫夫感受到了她的研究生工作变得更加切实的冲动。(业余爱好包括动力提升和摩托车修复,她非常诚实地追求有形性的渴望。)“我想要一些我可以触摸的东西,这些东西将成为我可以立即使用的实物产品,”哈夫说。

就她想和谁合作而言,她直奔顶峰,寻找Wolkow,因为他在量子点,悬空债券和行业推动原子级科学研究方面的工作而闻名全世界。“他对自己所做的事情充满激情和信念,”她继续道。“对鲍勃说,就像,'我们将改变世界。'我发现这真的很鼓舞人心,“哈夫说。

“Taleana拥有激情和努力,可以完成非常具有挑战性的事情。她现在拥有真正独特的理解和技能,在这个领域给我们带来了巨大的优势,”Wolkow说。“我们只需要工作在她的音乐品味,”他笑着补充道。

该小组的最新研究成果“可能观察到氢终止硅表面AFM图像中的化学键对比”发表在2017年2月13日的Nature Communications上。