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Piccolo Etch-a-Sketch
Potrebbe essere il più piccolo Etch-a-Sketch del mondo. I ricercatori hanno dimostrato una nuova tecnica che potrebbe essere utilizzata per creare circuiti logici riscrivibili e una memoria del computer più densa. Utilizzando un microscopio a forza atomica (AFM), i ricercatori sono stati in grado di disegnare fili e punti di dimensioni nanometriche che potevano essere cancellati e scritti ripetutamente.
Piccoli fili: Utilizzando la punta in nanoscala di un microscopio a forza atomica (AFM), i ricercatori sono stati in grado di tracciare minuscoli percorsi elettricamente conduttivi in un materiale costituito da due ossidi tipicamente non conduttori. Hanno cancellato i fili usando la punta dell'AFM o un'esplosione di luce blu.
Guidato da Jeremy Levy dell'Università di Pittsburgh, i ricercatori hanno utilizzato una punta AFM come una matita, disegnando percorsi elettricamente conduttivi, che agiscono come fili metallici, su un materiale speciale. Le linee erano sottili fino a tre nanometri, il che le rendeva considerevolmente più strette delle linee che possono essere disegnate utilizzando la litografia a fascio di elettroni, una delle tecniche più precise per incidere i dispositivi di silicio.
I ricercatori hanno utilizzato un materiale a due strati sviluppato dal gruppo di Jochen Mannhart presso l'Università di Ausberg, in Germania. La base è costituita da un cristallo di titanato di stronzio, con un sottile strato di alluminato di lantanio sulla parte superiore. L'interfaccia tra i due materiali può essere commutata da isolante a conduttiva applicando una tensione attraverso l'interfaccia.
I gruppi di Levy e Mannhart hanno collaborato a un progetto per tracciare linee conduttive sottili all'interfaccia sondando la superficie del materiale con un AFM, che ha una punta su scala nanometrica che può applicare una tensione su una piccola area. Le linee tracciate dai gruppi erano sia sottili che lunghe; la loro lunghezza era limitata solo dalla distanza di scansione della punta AFM.
Levy e i suoi colleghi hanno dimostrato che l'inversione della tensione e il trascinamento della punta dell'AFM su un filo lo hanno reciso, interrompendo la conduzione. Misurando quanto hanno dovuto trascinare la punta per recidere il filo, sono stati in grado di stimare la larghezza del filo. L'esposizione del materiale alla luce blu ha anche cancellato tutti i fili tracciati nel materiale.
Il fatto che sia riscrivibile è molto importante, afferma Harold Hwang dell'Università di Tokyo, in Giappone, che non è stato coinvolto nel nuovo studio. In un dispositivo a semiconduttore convenzionale, una volta fabbricato il dispositivo, è tutto.
Essere in grado di disegnare questi schemi conduttivi potrebbe consentire ai ricercatori di creare circuiti che possono essere riconfigurati al volo, afferma Levy. I ricercatori hanno anche dimostrato che i fili potrebbero funzionare come transistor. Sebbene sia difficile immaginarli competere frontalmente con le tecniche ben sviluppate per i chip di silicio, afferma Levy, la tecnica potrebbe essere utilizzata per la memoria ad alta densità.
Inviando un impulso di tensione attraverso la punta dell'AFM, potremmo scrivere isole isolate su scale molto piccole, dell'ordine di un paio di nanometri, dice Levy. È una densità circa 100 volte superiore a quella che puoi fare con i materiali magnetici, la base per l'archiviazione dei dati di oggi.
Levy trova eccitante che il materiale possa formare fili conduttori e transistor e potenzialmente memorizzare informazioni. Di solito, queste cose vengono fatte con materiali diversi, piattaforme completamente diverse. Ma qui, è tutto nello stesso materiale. Inoltre, i ricercatori hanno avuto un certo successo nella crescita del titanato di stronzio sopra il silicio, afferma Levy, quindi potrebbe essere possibile integrare il nuovo materiale con i chip di silicio esistenti.
Lo studio, che è stato recentemente pubblicato in Materiali della natura , ha scoperto che i fili e i punti sono rimasti nel loro stato per almeno 24 ore. Levy pensa che dureranno molto più a lungo e sta attualmente testando questa teoria.
Il tipo di cose che stanno facendo con le sonde di scansione in questo documento è relativamente semplice, afferma Stephen Streiffer dell'Argonne National Laboratory, in Illinois. Aggiunge che i ricercatori dovrebbero essere in grado di utilizzare matrici di punte AFM su questi materiali per disegnare più fili e punti contemporaneamente.