Ett viktigt steg för att frigöra potentialen för grönare, snabbare, mindre elektroniska kretsar togs nyligen av en grupp forskare under ledning av UAlberta-fysikern Robert Wolkow.

Forskargruppen hittade ett sätt att ta bort och ersätta out-of-place atomer som hade hindrat nya revolutionerande kretsdesigner från att fungera. Detta släpper lös en ny typ av silikonchips för användning i vanliga elektroniska produkter, som våra telefoner och datorer.

"För första gången, vi kan släppa lös de kraftfulla egenskaperna som är inneboende i atomskalan, " förklarade Wolkow, noterar att tryckfel på kiselchips är oundvikliga när man arbetar i atomär skala. "Vi gjorde saker som var nära perfekta men inte riktigt där. Nu när vi har möjlighet att göra korrigeringar, vi kan säkerställa perfekta mönster, och det gör att kretsarna fungerar. Det är denna nya förmåga att redigera i atomskala som gör hela skillnaden."

Tänk på ett skrivfel och möjligheten att gå tillbaka och vita det och skriva det igen perfekt. Föreställ dig nu att det vita är faktiskt enstaka väteatomer, som tillåter en precisionsnivå som tidigare var ouppnåelig.

"Vi kan exakt radera alla fel och skriva ut den atomen på rätt plats. Det är inte ens en kompromiss som white out där du antingen har ett sliskig lager eller fördjupning. Det är faktiskt perfekt, sa Wolkow, som arbetade med andra forskare från University of Alberta, nationella forskningsrådet, och Quantum Silicon Inc.

Forskare har sett många antydningar om att atomkretsar var inom räckhåll. Dock, den nödvändiga precisionen var tidigare möjlig endast för enkla material som måste hållas vid ultralåga temperaturer, opraktiskt för vardagliga tillämpningar som efterfrågas i datorer och personliga digitala enheter. Wolkow och hans team har upptäckt metoder och material för att säkerställa stabilitet vid rumstemperatur, utmaningar som han och andra forskare världen över har arbetat i decennier med att övervinna.

Wolkows doktorander Roshan Achal och Taleana Huff tillsammans med postdoc Moe Rashidi visade att de kan övervinna dessa hinder med ett modifierat förhållningssätt till samma kiselchips som används i dagens kretsar. Medan de tidigare hade förbättrat noggrannheten för atomär silikonutskrift, fel i form av felplacerade atomer inträffade alltid på en procents nivå. Även om placeringsfelen var små - ungefär en tredjedel av en nanometer - så stora nog att störa kretsdriften.

Eleverna skapade en tillförlitlig procedur för att plocka upp enstaka väteatomer med sin atomärt vassa sond och ersätta en eller flera väteatomer för att perfekt radera atomära feltryck.

Med sin nya upptäckt, många återstående utmaningar för atomkretsar med extremt låg effekt har också raderats. Wolkow, Achal, och Huffs upptäckt har fångats i den akademiska uppsatsen "Atomic Whiteout, " som visas i den vetenskapliga tidskriften ACS Nano .