Aktualności

Wizjonerski, jak na swoje czasy, pomysł Richarda Feynmanna (ojca nanotechnologii) o budowaniu nanomaszyn atom po atomie zaczyna nabierać realnego wymiaru. Za sprawą naukowców z Oak Ridge National Laboratory (ORNL), została opracowana technika zastępowania pojedynczych atomów jednej struktury atomami innego pierwiastka. Wszystko to ma miejsce dzięki kwantowej naturze atomu.

Badacze postanowili wykorzystać grafen jako bazę, a pojedyncze atomy węgla zastępowali atomami krzemu i fosforu. Dlaczego grafen? Ponieważ posiada bardzo dobrą odporność na działanie wiązki elektronowej o napięciu do 6 keV Kiedy wiązka skanuje grafen, jego energia delikatnie zaburza strukturę molekularną warstwy. Tworzy się wówczas obszar dla pobliskich atomów krzemu lub fosforu, które mogą zamieniać się z atomami węgla. 

Badania przeprowadzone zostały pod różnym kątem. Używając tego procesu, naukowcy zbliżyli do siebie dwa, trzy i cztery atomy razem, aby stworzyć klaster i spowodować jego rotację w grafenowej warstwie. Dalszy rozwój badań jest potencjalnym rozwiązaniem do budowy kwantowego bitu lub kubitu – podstawy dla urządzeń opartych na kwantach. Określenie „nanodrukowanie” nie odnosi się więc bezpośrednio do drukowania konkretnym urządzeniem tak jak to kojarzymy w przypadku drukarki 3D. 

Skuteczne przenoszenie atomów w STEM może być kluczowym krokiem w kierunku wytwarzania urządzeń kwantowych po jednym atomie na raz. Naukowcy spróbują następnie wprowadzić do struktury grafenu inne atomy, by sprawdzić możliwości nowych połączeń. Jeden z badaczy  ostrzega, że chociaż budowanie kubitu z grafenu domieszkowanego fosforem znajduje się na horyzoncie, to fakt jak będzie zachowywać się w temperaturze otoczenia i poza środowiskiem STEM lub kriogenicznym, pozostaje jeszcze tajemnicą. Zespół będzie nadal eksperymentował ze sposobami utrzymywania materiału w stanie stabilnym w środowiskach nielaboratoryjnych, co jest ważne dla przyszłego sukcesu budowanych atomowo precyzyjnych struktur STEM.

Źródło tekstowe: https://nano-magazine.com/news/2018/10/23/3d-printing-at-the-nanoscale-level

Redaktor: Jagoda M. Wierzbicka