Teamet använder ett Scanning Tunneling Microscope (STM) för att injicera atomer på en yta i ett exakt mönster, gör det möjligt för dem att bygga enheter i nanoskala snabbare och enklare än tidigare
Brittiska forskare har banat väg för ett nytt sätt att manipulera flera tusen atomer åt gången, banar väg för att bygga elektroniska enheter i nanoskala snabbare och enklare vid rumstemperatur.
1992 skapades den allra första konstgjorda atomstrukturen genom att använda ett scanning tunneling microscope (STM) för att försiktigt knuffa in enskilda atomer i en liten logotyp i nanometerskala för IBM.
Dock, med denna metod måste atomer placeras en i taget, gör processen mycket tidskrävande, med även de mest avancerade mikroskopen som tar många timmar att placera bara några få atomer.
I kontrast, den nya tekniken utvecklad av University of Bath i samarbete med University of Birmingham, kan flytta tusentals atomer samtidigt, men med liknande precision.
I sin nya metod, spetsen av STM injicerar elektroner på en yta dekorerad med bensenmolekyler. Elektronerna kan färdas över ytan några tiotals nanometer tills de möter en av bensenmolekylerna som sitter på ytan, vilket gör att bensenen flyger iväg till gasfasen.
Genom att noggrant jämföra den exakta atompositionen för bensenmolekylerna före och efter elektroninjektionerna, teamet kunde direkt observera hur hög energi eller "heta" elektroner beter sig vid rumstemperatur för första gången.
Heta elektroner
Heta elektroner kan läcka ut ur kiseltransistorer och kan begränsa miniatyriseringen av datorkretsar. De spelar också en avgörande roll för att omvandla energi från ljus till elektricitet i solceller.
Teamets experiment visar att högenergi eller "heta" elektroner inte rör sig i raka linjer som förväntat
Deras fynd, publiceras i tidskriften Naturkommunikation visa att istället för att röra sig i raka linjer som förväntat, de knackar runt som en boll i ett flipperspel.
Dr Peter Sloan från University of Baths institution för fysik, förklarade:"Varma elektroner är viktiga i många processer men är verkligen svåra att observera på grund av deras korta livslängd, i allmänhet en miljondels miljarddels sekund.
"Vi blev förvånade över att finna att de heta elektronerna inte färdas i raka linjer, men istället beter sig som om de vore en boll i en flipperspelsmaskin, sprider sig över ytan.
"Detta bekräftar att Einsteins teori om Brownsk rörelse av elektroner i halvledare fungerar även på nanoskala. Ett fynd som du helt enkelt inte kan observera med de "normala" lågtemperaturexperimenten.
"Våra fynd hjälper oss att förstå den grundläggande fysiken som ligger bakom beteendet hos heta elektroner och kommer att bidra till att bana väg för att bygga nya nanoteknologiska enheter med atomär precision."
Professor Richard Palmer vid University of Birmingham kommenterade:"Birmingham-Bath-programmet ger oss nya ögon för att visualisera mycket snabba elektroniska processer och är därför relevant inte bara för elektronik och datorer utan också för att förbättra prestandan hos solceller designade för att fånga förnybar energi. energi.
"Det är fantastiskt att se brittiska universitet samarbeta så nära tillsammans."
