Guld beter sig fortfarande som ett fast ämne på nanoskala, säger Stanfords Wendy Gu. Kredit:Unsplash/Aaron Munoz
Djupt inuti datorchips, små trådar gjorda av guld och andra ledande metaller bär den elektricitet som används för att bearbeta data.
Men när dessa sammankopplade kretsar krymper till nanoskala, ingenjörer oroar sig för det trycket, som den som orsakas av termisk expansion när ström flyter genom dessa ledningar, kan få guld att bete sig mer som en vätska än en fast substans, vilket gör nanoelektronik opålitlig. Den där, i tur och ordning, kan tvinga chipdesigners att leta efter nya material för att göra dessa kritiska ledningar.
Men enligt en ny tidning i Fysiska granskningsbrev , chipdesigners kan vara lugna. "Guld beter sig fortfarande som ett fast material i dessa små skalor, " säger Stanfords mekaniska ingenjör Wendy Gu, som ledde ett team som räknade ut hur man trycksatte guldpartiklar på bara 4 nanometer i längd - de minsta partiklar som någonsin uppmätts - för att bedöma om strömflöden kan få metallens atomstruktur att kollapsa.
För att genomföra experimentet, Gus team var först tvunget att hitta ett sätt att sätta små guldpartiklar under extremt tryck, samtidigt som han mätte hur mycket det trycket skadade guldets atomstruktur.
För att lösa det första problemet, de vände sig till området högtrycksfysik för att låna en anordning som kallas en diamantstädcell. Som namnet antyder, både hammare och städ är diamanter som används för att komprimera guldet. Som Gu förklarade, en nanopartikel av guld är byggd som en skyskrapa med atomer som bildar ett kristallint gitter av prydliga rader och kolumner. Hon visste att trycket från städet skulle lossna några atomer från kristallen och skapa små defekter i guldet.
Nästa utmaning var att upptäcka dessa defekter i guld i nanoskala. Forskarna lyste röntgenstrålar genom diamanten på guldet. Defekter i kristallen fick röntgenstrålarna att reflektera i andra vinklar än på okomprimerat guld. Genom att mäta variationer i vinklarna vid vilka röntgenstrålningen studsade mot partiklarna före och efter trycket applicerades, teamet kunde avgöra om partiklarna behöll deformationerna eller återgick till sitt ursprungliga tillstånd när trycket höjdes.
"Defekterna kvarstår efter att trycket avlägsnats, som berättade för oss att guld beter sig som ett fast ämne även i sådana skalor, " sa Gu.
Rent praktiskt, hennes fynd innebär att chipmakare med säkerhet kan veta att de kommer att kunna designa stabila nanodatorer med guld - ett material som de har känt och litat på i årtionden - i många år framöver.
"Under överskådlig framtid, guldets lyster försvinner inte, "Säger Gu.