Forskare har lagt till ett avgörande verktyg i verktygslådan i atomskala med stora konsekvenser för dagens datadrivna-koldioxidintensiva-värld, enligt ny forskning från University of Alberta i Kanada.

"Datorer bidrar idag med ett gigatons koldioxidutsläpp till atmosfären, och vi kan eliminera det genom att förbättra de mest strömhungriga delarna av konventionella datorer med våra atomskala kretsar, "sade Robert Wolkow, professor vid University of Albertas avdelning för fysik, en huvudsaklig forskningsansvarig vid National Research Council of Canadas Nanotechnology Research Center, och teknisk chef för Quantum Silicon Inc, ett spinoff -företag som tar tekniken till marknaden. "Detta nya verktyg möjliggör bättre en ultraeffektiv sorts hybriddator för utbildning av neurala nätverk för artificiell intelligens."

Det senaste fyndet påskyndar tillverkningsprocessen i atomskala, dra nytta av ett naturligt fysiskt fenomen. Vätemolekyler söker efter och reparerar automatiskt fel i atomskala kretsar och kan användas för att avsevärt förbättra omskrivningshastigheterna för atomdatalagring. Detta arbete bygger på Wolkows forskargrupps decennier långa engagemang för att förverkliga potentialen för atomskalstillverkning, något som har flyttat från en idealistisk dröm till en allt mer sannolik verklighet under de närmaste åren.

"Det kommer att ta ett par år, men det finns en verklig väg till enheter i atomskala som kommer att ha mycket effekt för vår värld, "sade Roshan Achal, huvudförfattare om den nya upptäckten, håller just nu på att slutföra sin doktorsexamen med Wolkow. "Och vi har nu denna snabbare och bättre tillämpning av atomminne, som bara kommer att förbättras med tiden. "

Achal förklarade den tekniska processen för att flytta vätemolekyler på atomnivå skalas upp i effektivitet när elektroniska kretsar och minnen ökar i storlek, översätta till enklare massproduktion av lågeffektelektronik med mer minne och snabbare funktion.

Överväganden för kol

Resultaten presenterar potentiella applikationer från mindre hårddiskar till mer effektiva datacenter, ett behov och en ny verklighet för vår datadrivna klimatberörda värld.

Wolkow och Achal är två av sinnena bakom gruppernas senaste banbrytande upptäckter, som inkluderar att skapa den högsta demonstrerade minneslagringen och den första atomkretsen av kisel. Gruppen har snabbt och tyst förbättrat sina tekniker, som tidigare var långsam men tillräcklig för tillämpningar i vetenskapliga laboratorier. Den senaste utvecklingen har påskyndat processen med 1000 gånger, vilket gör det mer praktiskt för skalbara applikationer i den verkliga världen.

En oväntad utlösning av deras vätrelaterade upptäckt är förmågan att upptäcka andra molekyler, presentera potentialen för kemisk avkänning inom deras atomskala kretsar, användbar till exempel vid upptäckt av alkohol, THC, och molekyler som finns i sprängämnen.

"En enda molekyl som landar på en yta kan nu detekteras elektriskt, "sa Wolkow." Det är som om en glödlampa tänds när detta händer. Du upptäcker den minsta känsligaste händelsen. Det är vackert och så användbart. Det är mottagligt för sensorinkorporering i allt från din telefon till diagnostiska enheter på läkarmottagningen. "

För Achal, denna senaste publikation fungerar som det perfekta taket för hans avhandling, som han avslutar nästa månad. "Det här nya papperet är kulmen på vad jag ser som den sista biten av vad vår verktygslåda för atomskala behövde. Nu kan vi verkligen börja arbeta med att göra dessa kretsar och gå till en storskalig demonstration."

Pappret, "Upptäcka och styra bindningar för enstaka molekyler på H-Si (100) med applikation för ultratät datalagring" visas i den 27 november-utgåvan av den granskade tidskriften ACS Nano .