(Phys.org) -- Det finns inget värre än ett tjusigt biljardbord med en osynlig skåra eller bula som får ditt skott ur kurs:en ny studie har funnit att samma sak gäller på nanoskala, där "biljardbollarna" är små elektroner som rör sig över ett "bord" tillverkat av halvledaren galliumarsenid.

Dessa små biljardbord är av intresse för utvecklingen av framtida datorteknik. I en forskningsartikel med titeln "The Impact of Small-Angle Scattering on Ballistic Transport in Quantum Dots", ett internationellt team av fysiker har visat att i detta spel med "halvledarbiljard", små gupp har en oväntat stor effekt på de banor som elektronerna följer.

Ännu bättre, teamet har kommit med en stor omdesign som gör att dessa stötar kan strykas ut. Studien, ledd av forskare från UNSW School of Physics, publiceras i tidskriften Fysiska granskningsbrev .

I teamet ingick kollegor, från University of Oregon (USA), Niels Bohr Institute (Danmark) och Cambridge University (Storbritannien).

"Skalad ner en miljon gånger från den lokala barvarianten, dessa mikroskopiska biljardbord kyls till strax över absolut noll för att studera grundläggande vetenskap, till exempel, hur klassisk kaosteori fungerar i den kvantmekaniska gränsen, samt frågor med användbar tillämpning, till exempel hur elektronens vågliknande natur påverkar hur transistorer fungerar, ” säger teammedlemmen docent Adam Micolich. "När man gör detta, föroreningar och defekter i halvledaren utgör en allvarlig utmaning."

Ultrarena material används för att eliminera föroreningar som orsakar bakåtspridning (liknande att lämna ett glas på biljardbordet) men hittills har det inte varit något sätt att undvika de joniserade kiselatomerna som försörjer elektronerna.

"Deras elektrostatiska effekt är mer subtil, förvränger i huvudsak bordets yta.” förklarar Micolich.

Tidigare studier antog att denna skevning var försumbar, där elektronbanorna endast bestäms av biljardbordets form (t.ex. kvadrat, cirkulär, stadionformad).

"Vi upptäckte att vi kan "omkonfigurera" skevningen genom att värma upp bordet och kyla ner det igen, med elektronbanorna som förändras radikalt som svar, ” säger professor Richard Taylor från University of Oregon. "Detta visar att vridningen är mycket viktigare än förväntat."

Med hjälp av en ny biljarddesign utvecklad under doktorandarbetet vid UNSW av huvudförfattaren Dr Andrew See, kiseldopämnena avlägsnas, eliminera den tillhörande skevheten, och gör det möjligt för elektronbanorna att förbli desamma varje gång de kyler ner enheten för studier.

"Dessa odopade biljardapparater pekar ut kiseldopämnena som orsaken till vridningen. Förbättringsnivån som erhölls genom att ta bort kislet var oväntad, tidigare arbete på mycket större enheter antydde att vi inte skulle se denna nivå av förbättring.

Men på nanoskala, dopningsatomerna gör verkligen stor skillnad, säger Micolich, "I slutändan, vårt arbete ger viktig insikt i hur man gör bättre elektroniska enheter i nanoskala, de där egenskaperna både är mer förutsägbara, och mer konsekvent varje gång vi använder dem.”