نازک‌ ترین سیمی که رسانایی همانند مس دارد

طبق مطالعه جدید محققان استرالیایی نازک‌ترین سیم رسانای ساخته شده در سیلیکون ( که پهنایی به اندازه ۴ اتم و قدی به اندازه ۱ اتم دارد)، همان قابلیت حمل جریان الکتریکی مس را دارد. این سیم علی‌رغم قطر فوق‌العاده نازکش، بطور استثنایی خواص الکتریکی عالی دارد که نویددهنده این است که آن را می‌توان برای اتصال اجزاء میکرومقیاس در رایانه‌های کوانتومی آینده بکار برد.

طبق مطالعه جدید محققان استرالیایی نازک‌ترین
سیم رسانای ساخته شده در سیلیکون ( که پهنایی به اندازه ۴ اتم و قدی به
اندازه ۱ اتم دارد)، همان قابلیت حمل جریان الکتریکی مس را دارد. این سیم
علی‌رغم قطر فوق‌العاده نازکش، بطور استثنایی خواص الکتریکی عالی دارد که
نویددهنده این است که آن را می‌توان برای اتصال اجزاء میکرومقیاس در رایانه‌های
کوانتومی آینده بکار برد.

این سیم‌ها با قرار دادن دقیق زنجیرهایی از اتم‌های فسفر داخل یک بلور
سیلیکونی ساخته شدند. این محققان کشف کردند که ضریب مقاومت الکتریکی این
سیم‌ها که به آسانی با اندازه‌گیری جریان الکتریکی که می‌تواند جریان یابد،
بدست می‌آید؛ به پهنای سیم وابسته نیست. رفتار این سیم‌ها با قانون اهم که
یک قانون بنیادی در فیزیک است، شرح داده می‌شود.

 
این محققان با درج رشته‌ای از اتم‌های فسفر در یک بلور سیلیکونی، سیم‌هایی
ساخته‌اند که قدی به اندازه یک اتم دارند. این تصویر از اجرای شبیه‌سازی
محاسباتی این سیم‌ها، چگالی الکترونی را بعنوان جریان الکترون‌ها از چپ به
راست، نشان می‌دهد. این سیم‌ها ۲۰ برابر کوچک‌تر از کوچک‌ترین سیم‌هایی که
تاکنون قابل دسترسی بوده‌اند، است و پهنایی به اندازه ۴ اتم و قدی به
اندازه یک اتم فسفر دارند.
بنت وبر، از دانشگاه نیو سوث والز در سیدنی
استرالیا و یکی از این محققان، می‌گوید: “این فوق‌العاده شگف‌انگیز است که
یک قانون بنیادی هنوز حتی هنگام ساختن یک سیم از اجزاء سازنده اساسی طبیعت
(اتم)، معتبر است.”

میخل سیمونز، رهبر این گروه تحقیقاتی، می‌گوید که این کشف نشان می‌دهد که
اتصال‌های داخلی در سیلیکون می‌توانند بدون از دست دادن عملکرد تا ابعاد
اتمی کوچک شوند.

 
سیمونز می‌گوید: “در صنعت نیمه‌رسانا، اندازه اجزاء تراشه رایانه‌ای بطور
پیوسته کوچک می‌شود و کوچک‌سازی امکان ساخت رایانه‌های قوی‌تر و کوچک‌تر را
می‌دهد. بیش از ۵۰ سال پیش این موضوع مطرح شد که صنعت میکروالکترونیک یکی
از عوامل کلیدی رشد جهانی اقتصاد است. هدف از این تحقیق پیشرفت این فناوری
به سطح جدیدی برای ساخت رایانه‌های کوانتومی است که در آنها اتم‌های تکی
بعنوان واحدهای منفرد محاسبه، استفاده می‌شوند.”

او ادامه می‌دهد: “کوچک‌سازی بیش از این نیز خواهیم داشت. ما در آستانه
ساخت ترانزیستورها بواسطه اتم‌های منفرد هستیم. اما برای ساخت یک رایانه
کوانتومی عملی نیاز داریم مدارها و سیم‌کشی داخلی نیز تا مقیاس اتمی کوچک
شوند.”

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Science منتشر کرده‌اند.