Kvantkonduktansfenomen i halvledare och metaller. a) Schematisk representation av en halvledarbaserad enhet som visar konduktanskvantisering, där en 2DEG bildas vid gränssnittet av en heteroövergång. Kvantpunktskontakten realiseras genom att applicera en negativ spänning på gate-elektroderna samtidigt som man mäter transportegenskaper genom kontakter till 2DEG på vardera sidan av förträngningen. Förträngningsbredden (W) kan varieras med hjälp av den applicerade grindspänningen. b) Schematisk representation av en metallbaserad anordning där konduktanskvantisering kan observeras när den metalliska kontakten är av atomära dimensioner. Kredit:Gianluca Milano et al, Advanced Materials (2022). DOI:10.1002/adma.202201248
På nanoskala blir den klassiska fysikens lagar plötsligt otillräckliga för att förklara materiens beteende. Det är just vid denna tidpunkt som kvantteorin kommer in i bilden, som effektivt beskriver de fysiska fenomen som är karakteristiska för den atomära och subatomära världen. Tack vare materiens olika beteende på dessa längd- och energiskalor är det möjligt att utveckla nya material, enheter och teknologier baserade på kvanteffekter, vilket skulle kunna ge en verklig kvantrevolution som lovar att förnya områden som kryptografi, telekommunikation och beräkningar.
Fysiken hos mycket små föremål, som redan ligger till grund för många tekniker som vi använder idag, är i sin natur kopplad till nanoteknologins värld, den gren av tillämpad vetenskap som handlar om kontroll av materia på nanometerskala (en nanometer är en miljarddel av en meter). Denna kontroll av materia på nanoskala ligger till grund för utvecklingen av nya elektroniska enheter.
Bland dessa anses memristorer vara lovande enheter för realisering av nya beräkningsarkitekturer som emulerar funktioner i vår hjärna, vilket möjliggör skapandet av allt effektivare beräkningssystem som är lämpliga för utvecklingen av hela artificiell intelligenssektorn, som nyligen visades av Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica ( INRIM) forskare i samarbete med flera internationella universitet och forskningsinstitut.
I detta sammanhang syftar EMPIR MEMQuD-projektet, koordinerat av INRIM, till att studera kvanteffekterna i sådana enheter, där de elektroniska ledningsegenskaperna kan manipuleras för att möjliggöra observation av kvantiserade konduktivitetsfenomen vid rumstemperatur. Förutom att analysera grunderna och den senaste utvecklingen har granskningsarbetet "Quantum Conductance in Memristive Devices:Fundamentals, Developments and Applications" nyligen publicerats i tidskriften Advanced Materials , analyserar hur dessa effekter kan användas för ett brett spektrum av tillämpningar, från metrologi till utveckling av nästa generations minnen och artificiell intelligens. + Utforska vidare
