Shkencëtarë nga RIKEN Center for Emergent Matter Science, në bashkëpunim me partnerë ndërkombëtarë, kanë zhvilluar një teknikë të re që lejon ndërtimin e pajisjeve tredimensionale në shkallë nano, drejtpërdrejt nga materiale kristalore të vetme.
Metoda bazohet në përdorimin e një instrumenti të quajtur focused ion beam (rreze jonike e fokusuar), i cili mund të heqë material me saktësi jashtëzakonisht të lartë, në nivele nën mikrometër. Duke përdorur këtë qasje, ekipi ka “skulpturuar” struktura spirale shumë të vogla nga një kristal magnetik topologjik i përbërë nga kobalt, kallaj dhe squfur (Co₃Sn₂S₂). Testimet treguan se këto struktura sillen si dioda të komandueshme, që do të thotë se rryma elektrike kalon më lehtë në një drejtim sesa në tjetrin.
Elektronikë 3D: më të vogla, më efikase, më të fuqishme
Pajisjet elektronike me forma tredimensionale komplekse kanë potencialin të jenë më të vogla, më efikase dhe më të fuqishme sesa pajisjet e sheshta që përdoren sot. Megjithatë, deri tani, shkencëtarët kanë pasur mundësi të kufizuara për t’i prodhuar këto struktura. Metodat ekzistuese të fabrikimit shpesh kufizojnë llojet e materialeve që mund të përdoren dhe, në disa raste, dëmtojnë cilësinë e pajisjes përfundimtare.
Lexo edhe: Çfarë po ndodh? Europa po përgatitet në heshtje për luftë!
Prerje me saktësi ekstreme përmes rrezeve jonike
Në studimin e ri, të publikuar në Nature Nanotechnology, studiuesit i adresuan këto kufizime duke përdorur një rreze jonike të fokusuar, e aftë të presë materialin me saktësi nën-mikrometrike. Kjo teknologji, në parim, mundëson krijimin e pajisjeve tredimensionale nga pothuajse çdo material kristalor. Procesi i ngjan një skulpture mikroskopike: materiali hiqet gradualisht nga një bllok i ngurtë deri sa të arrihet forma e dëshiruar.
Për të demonstruar aftësitë e metodës, ekipi krijoi pajisje nano-spirale nga kristali magnetik Co₃Sn₂S₂. Bazuar në vetitë e njohura të këtij materiali, ata parashikuan se forma e përdredhur do të prodhonte një efekt të veçantë diode, të quajtur transport elektrik joreciprok, i nxitur nga gjeometria kirale në shkallë nano. Eksperimentet e konfirmuan këtë parashikim: rryma elektrike kalonte më lehtë në një drejtim dhe efekti mund të përmbysej duke ndryshuar magnetizimin ose drejtimin e spiralës. Studiuesit vunë re gjithashtu efektin e kundërt: impulse të forta elektrike ishin në gjendje të ndryshonin magnetizimin e strukturës. Diodat janë komponentë thelbësorë në elektronikën moderne dhe përdoren gjerësisht në konvertimin AC/DC, përpunimin e sinjaleve dhe pajisjet LED.
Si forma ndikon në lëvizjen e elektroneve
Duke krahasuar spirale me përmasa të ndryshme dhe duke analizuar sjelljen e tyre në temperatura të ndryshme, studiuesit arritën në përfundimin se efekti i diodës vjen nga shpërndarja e pabarabartë e elektroneve përgjatë mureve të lakuara dhe kirale të pajisjes.
Këto rezultate tregojnë se forma fizike e një komponenti mund të ndikojë drejtpërdrejt në mënyrën se si rrjedh elektriciteti. Sipas studiuesve, gjeometria mund të shërbejë si një mjet i ri dizajni për krijimin e komponentëve me konsum të ulët energjie, të përshtatshëm për teknologjitë e ardhshme të memories, logjikës dhe sensorëve.
Autori kryesor i studimit, Max Birch, shprehet: “Duke e trajtuar gjeometrinë si një burim thyerjeje simetrie, njësoj si vetitë e brendshme të materialit, ne mund të projektojmë joreciprocitet elektrik në nivel pajisjeje. Metoda jonë e re e nanoskalitjes me rreze jonike hap një gamë shumë të gjerë studimesh mbi rolin e formave tredimensionale dhe të lakuara në funksione të reja elektronike.”
Ndërsa drejtuesi i grupit kërkimor, Yoshinori Tokura, shton: “Në një kuptim më të gjerë, kjo qasje mundëson dizajne pajisjesh që kombinojnë gjendje elektronike topologjike ose fort të ndërlidhura me lakime të projektuara në transportin balistik ose hidrodinamik. Bashkimi i fizikës së materialeve me nanofabrikimin hap rrugën për arkitektura funksionale me ndikim të madh në memorien, logjikën dhe teknologjitë e sensorëve.”
Që nga viti 2015 nxisim shpirtin sipërmarrës, inovacionin dhe rritjen personale duke ndikuar në zhvillimin e një mjedisi motivues dhe pozitiv tek lexuesit tanë. Mbështetja juaj na ndihmon ta vazhdojmë këtë mision.
Na Suporto
