Forskare från Queen's University Belfast har upptäckt ett nytt sätt att skapa extremt tunna elektriskt ledande ark, som skulle kunna revolutionera de små elektroniska enheterna som styr allt från smarta telefoner till bank- och medicinsk teknik.

Genom nanoteknik, fysiker Dr Raymond McQuaid, Dr Amit Kumar och professor Marty Gregg från Queen's University's School of Mathematics and Physics, har skapat unika 2D-ark, kallas domänväggar, som finns i kristallina material.

Arken är nästan lika tunna som undermaterialet grafen, på bara några få atomlager. Dock, de kan göra något som grafen inte kan – de kan dyka upp, försvinna eller flytta runt i kristallen, utan att permanent förändra själva kristallen.

Det betyder att i framtiden även mindre elektroniska enheter kan skapas, eftersom elektroniska kretsar ständigt kan omkonfigurera sig själva för att utföra ett antal uppgifter, snarare än att bara ha en enda funktion.

Professor Marty Gregg förklarar:"Nästan alla aspekter av det moderna livet som kommunikation, sjukvård, ekonomi och underhållning är beroende av mikroelektroniska enheter. Kravet på mer kraftfulla, mindre teknik fortsätter att växa, vilket betyder att de minsta enheterna nu består av bara ett fåtal atomer – en liten bråkdel av bredden på människohår."

"Så som det ser ut just nu, det kommer att bli omöjligt att göra dessa enheter mindre – vi kommer helt enkelt att få ont om utrymme. Detta är ett stort problem för datorindustrin och nya, radikal, störande teknik behövs. En lösning är att göra elektroniska kretsar mer "flexibla" så att de kan existera vid ett ögonblick för ett ändamål, men kan konfigureras om helt i nästa ögonblick för ett annat syfte."

Teamets resultat, som har publicerats i Naturkommunikation , bana väg för ett helt nytt sätt att behandla data.

Professor Gregg säger:"Vår forskning tyder på möjligheten att "etsa-en-skiss" elektriska anslutningar i nanoskala, där mönster av elektriskt ledande ledningar kan dras och sedan torkas bort igen så ofta som krävs.

"På det här sättet, kompletta elektroniska kretsar kan skapas och sedan dynamiskt omkonfigureras när det behövs för att utföra en annan roll, kullkasta paradigmet att elektroniska kretsar behöver vara fasta komponenter i hårdvara, typiskt utformad med ett dedikerat syfte i åtanke."

Det finns två viktiga hinder att övervinna när du skapar dessa 2D-ark, långa raka väggar måste skapas. Dessa måste effektivt leda elektricitet och efterlikna beteendet hos riktiga metalltrådar. Det är också viktigt att kunna välja exakt var och när domänväggarna dyker upp och att flytta eller ta bort dem.

Genom forskningen, drottningens forskare har upptäckt några lösningar på hindren. Deras forskning visar att långa ledande ark kan skapas genom att klämma ihop kristallen på exakt den plats de behövs, med en riktad akupunkturliknande metod med en vass nål. Arken kan sedan flyttas runt i kristallen med hjälp av applicerade elektriska fält för att placera dem.

Dr Raymond McQuaid, en nyligen utsedd föreläsare vid School of Mathematics and Physics vid Queen's University, tillade:"Vårt team har för första gången visat att koppar-klorboracitkristaller kan ha raka ledande väggar som är hundratals mikron långa och ändå bara nanometer tjocka. Nyckeln är att, när en nål pressas in i kristallytan, ett pusselliknande mönster av strukturella varianter, kallas "domäner", utvecklas kring kontaktpunkten. Mönstrets olika delar passar ihop på ett unikt sätt med resultatet att de ledande väggarna återfinns längs vissa gränser där de möts.

"Vi har också visat att dessa väggar sedan kan flyttas med applicerade elektriska fält, föreslår därför kompatibilitet med mer konventionella spänningsdrivna enheter. Tagen tillsammans, dessa två resultat är ett lovande tecken på den potentiella användningen av ledande väggar i omkonfigurerbar nanoelektronik."