Robert Wolkow är inte främmande för att bemästra det ultrasmå och det ultrasnabba. En pionjär inom atomskala med ett Guinness-världsrekord att starta (för en nål med en enda atom vid punkten), Wolkows team, tillsammans med medarbetare vid Max Plank Institute i Hamburg, har precis släppt fynd som beskriver hur man skapar atomomkopplare för elektricitet, många gånger mindre än vad som används för närvarande.

Vad betyder det hela? Med tillämpningar för praktiska system som kiselhalvledarelektronik, det betyder mindre, mer effektiv, mer energibesparande datorer, som bara ett exempel på teknikrevolutionen som utspelar sig mitt framför våra ögon (om du kan kisa så hårt).

"Det här är första gången någon har sett ett byte av en enatomskanal, " förklarar Wolkow, en fysikprofessor vid University of Alberta och huvudforskare vid Kanadas National Institute for Nanotechnology. "Du har hört talas om en transistor - en omkopplare för elektricitet - ja, våra switchar är nästan hundra gånger mindre än de minsta på marknaden idag."

Dagens minsta transistorer arbetar på 14 nanometers nivå, som fortfarande representerar tusentals atomer. Wolkows och hans team vid University of Alberta, NINT, och hans spinoff QSi, har arbetat tekniken till bara några atomer. Eftersom datorer helt enkelt är en sammansättning av många på/av -omkopplare, fynden pekar vägen inte bara till ultraeffektiv datorsystem för allmänna ändamål utan också till en ny väg till kvantberäkning.

"Vi använder denna teknik för att göra ultragrön, energibesparande datorer för allmänt bruk men också för att främja utvecklingen av kvantdatorer. Vi bygger den mest energibesparande elektroniken någonsin, förbrukar ungefär tusen gånger mindre ström än dagens elektronik. "

Medan den nya tekniken är liten, det potentiella samhället, ekonomisk, och miljöpåverkan av Wolkows upptäckt är mycket stor. I dag, vår elektronik förbrukar flera procent av världens elektricitet. När storleken på den digitala ekonomins energiavtryck ökar, material- och energibesparing blir allt viktigare.

Wolkow säger att det finns överraskande fördelar med att vara mindre, både för vanliga datorer, och, även för kvantdatorer. "Kvantsystem kännetecknas av deras känsliga grepp om information. De är aldrig så lätta att störa. Intressant nog, ju mindre systemet blir, desto färre upprörda." Därför, Wolkow förklarar, du kan skapa ett system som samtidigt är otroligt litet, använder mindre material och kör med mindre energi, samtidigt som du håller på information precis rätt.

När den nya tekniken är fullt utvecklad, det kommer inte bara att leda till ett mindre energifotavtryck utan också till mer överkomliga system för konsumenterna. "Det är lite fantastiskt när allt går ihop, säger Wolkow.

Wolkow är en av få människor i världen som pratar om tillverkning i atomskala och tror att vi bevittnar början av den kommande revolutionen. Han och hans team har arbetat med den storskaliga industriledaren Lockheed Martin som inkörsport till marknaden.

"Det är något du inte ens hört talas om än, men tillverkning i atomskala kommer att förändras i världen. Folk tror att det inte är helt genomförbart men, men vi gör redan saker av atomer rutinmässigt. Vi gör det inte bara för att. Vi gör det för att de saker vi kan göra har allt mer önskvärda egenskaper. De är inte bara mindre. De är annorlunda och bättre. Detta är bara början på det som kommer att vara minst ett sekel av utvecklingen inom atomskalstillverkning, och det kommer att bli transformerande. "

"Time Resolved Single Dopant Charge Dynamics in Silicon" dök upp i 26 oktober-upplagan av Naturkommunikation , en tidskrift med öppen tillgång i gruppen Nature, världsledande vetenskapliga publikationer.