Przełom w nanofabrykacji: trójwymiarowe urządzenia z pojedynczych kryształów
Zespół badaczy z japońskiego ośrodka RIKEN Center for Emergent Matter Science, we współpracy z innymi naukowcami, opracował nową metodę tworzenia trójwymiarowych nanourządzeń bezpośrednio z pojedynczych kryształów. Technika ta wykorzystuje skupioną wiązkę jonów, która umożliwia precyzyjne usuwanie materiału w skali nanometrów.
Helikalne nanostruktury o adekwatnościach diody
W ramach demonstracji możliwości nowej metody naukowcy wyrzeźbili mikroskopijne helisy z topologicznego kryształu magnetycznego o wzorze chemicznym Co3Sn2S2 (kobalt, cyna, siarka). Badania wykazały, iż otrzymane struktury zachowują się jak przełączalne diody – prąd elektryczny przepływa w nich łatwiej w jednym kierunku, a efekt ten można odwrócić poprzez zmianę magnetyzacji lub kierunku skrętu helisy.
Znaczenie geometrii w projektowaniu elektroniki
Odkrycie potwierdza, iż sama geometria elementu może wpływać na sposób transportu elektronów. Porównując helisy o różnych rozmiarach i badając ich zachowanie w różnych temperaturach, naukowcy powiązali efekt diody z nierównomiernym rozpraszaniem elektronów na skręconych ścianach struktur. To otwiera drogę do projektowania komponentów elektronicznych, w których kształt pełni kluczową rolę.
Nowe możliwości dla pamięci, logiki i sensorów
Według pierwszego autora badania, Maxa Bircha:
„Traktując geometrię jako źródło łamania symetrii na równi z adekwatnościami materiału, możemy inżynierować elektryczną niereciproczność na poziomie urządzenia. Nasza nowa metoda nanosculptingu wiązką jonową otwiera szeroki zakres badań nad tym, jak trójwymiarowe i zakrzywione geometrie urządzeń mogą prowadzić do nowych funkcji elektronicznych.”
Kierownik zespołu badawczego, Yoshinori Tokura, dodał:
„Podejście to umożliwia projektowanie urządzeń łączących topologiczne lub silnie skorelowane stany elektronowe z inżynierowaną krzywizną w reżimie balistycznego lub hydrodynamicznego transportu. Zbieżność fizyki materiałów i nanofabrykacji wskazuje na architektury urządzeń o potencjalnym znaczeniu dla pamięci, logiki i technologii sensorycznych.”
Podsumowanie i perspektywy
Nowa metoda rzeźbienia nanostruktur z pojedynczych kryształów pozwala nie tylko na wykorzystanie dowolnych materiałów krystalicznych, ale także na precyzyjne kształtowanie ich adekwatności elektrycznych poprzez geometrię. Odkrycie to może mieć wpływ na rozwój miniaturowych, energooszczędnych komponentów do zastosowań w pamięciach, układach logicznych i czujnikach.
Źródło: ScienceDaily
