Görsel Kaynak: SciTechDaily.com
Araştırmacılar, silikon moleküllerini kontrol edebilecekleri yeni bir yöntem buldular. Elektronlar silikon içerisinde dalgalar halinde hareket edebilir ve bu da daha küçük ve daha gelişmiş cihazların önünü açabilir.
Enerji Tasarruflu Cihazların Gelişimine Katkı Sağlayabilir
Kaliforniya Üniversitesi'nden araştırmacılar, günümüz elektronik teknolojilerinin temel malzemelerinden biri olan kristal silikondan elektriğin nasıl geçtiğini kontrol eden bir yöntem keşfettiler. Elektronların kuantum davranışından yararlanılarak geliştirilen bu çığır açıcı buluş, daha küçük, daha hızlı ve daha enerji tasarruflu cihazların geliştirilmesine ön ayak olabilir.
Araştırmacılar, kuantum düzeyde dalga gibi hareket eden elektronların kontrolünü sağlamak için silikonun atomik simetrisini hassas biçimde düzenleyerek, elektrik iletkenliğini yönetebilen bir nano-anahtar geliştirdiler.
Bu yaklaşım, nanoskaladaki bir elektronik anahtar gibi çalışarak elektriksel iletkenliği etkili bir şekilde "açabilir" veya "kapatabilir".
Elektron Akışını Önleyen Silikon Moleküller
Çalışmaya liderlik eden UCR kimya profesörü Tim Su, "Küçük silikon yapıların yüksek simetriyle şekillendirildiğinde, gürültü önleyici kulaklıklar gibi elektron akışını engelleyebildiğini gördük," dedi. "Heyecan verici olan şey, bunu kontrol edebilmemiz."
American Chemical Society Dergisi'nde yayınlanan çalışma, elektrik akımlarının silisyumda atom seviyesinde nasıl davrandığına dair yeni bir bakış açısı sunuyor.
Bu keşif, teknoloji endüstrisinin geleneksel silikon çipleri daha da küçültme konusunda yaşadıkları zorlukların üzerine geldi.
Yeni nesil araştırmalar, geleneksel yöntemlerin sınırlarına takılmadan, doğrudan atomik düzeyde elektronik kontrol sağlayabilecek kuantum ilkelerine odaklanıyor. Bu da devreleri "yontmak" yerine, maddenin temel yapısını yeniden şekillendirerek işlev kazandırmak anlamına geliyor. Yani uzun yıllardır etkili olan mevcut yaklaşımların fiziksel sınırlarını aşmak için yeni bir yöntem devreye giriyor.
Yepyeni Hassas Bir Kontrol Sağlanıyor
Prof. Su ve ekibi, silikon moleküllerini büyük ölçekli yapılar kullanarak şekillendirmek yerine, her bir atomu bilinçli olarak birleştirmeyi başardı. Bu "atomdan yapıya" yaklaşım, iletkenliği sıradan devre mantığının ötesine taşıyıp kuantum seviyesinde hassas bir kontrol imkânı sunuyor.
Dünya kabuğunda en yaygın ikinci element olan silikon, modern elektroniklerin merkezinde yer alır. Ancak teknoloji ilerledikçe ve cihazlar küçüldükçe, elektronların yalıtkan katmanlardan geçmesi gibi kuantum etkileri, geleneksel tasarımlar için yeni zorluklar yaratıyor. Yeni bulgular, mühendislerin zorlu etkileri ortadan kaldırmaya çalışmak yerine, bunları kendi avantajlarına kullanabileceklerini gösteriyor.
Su, "Çalışmamız, silikondaki moleküler simetrinin, elektronların silikondan nasıl geçtiğini kontrol eden girişim etkilerine nasıl yol açtığını gösteriyor. Ve elektrotların molekülümüzle nasıl hizalanacağını kontrol ederek bu girişimi açıp kapatabiliriz" dedi.
Silikonun Potansiyelini Ortaya Çıkarıyor
Kuantum girişimini elektronikte kullanma fikri yeni olmasa da bu üç boyutlu, elmas benzeri silikonda (ticari çiplerde kullanılan yapıyla aynı) ilk etkilerini gösteriyor.
Ultra küçük anahtarların ötesinde, bulgular atık ısıyı elektriğe dönüştüren termoelektrik cihazların hatta bilindik malzemelerden üretilen kuantum hesaplama bileşenlerinin geliştirilmesine katkı sağlayabilir.
Su, "Bu bize geçiş ve yük iletimi hakkında düşünmenin temelden yeni bir yolunu sunuyor," dedi ve ekledi: "Bu sadece bir ince ayar değil. Silikonun neler yapabileceğinin yeniden düşünülmesi."
Kaynak:
SciTechDaily.com
Matthew O. Hight, Ashley E. Pimentel, Timothy C. Siu, Joshua Y. Wong, Jennifer Nguyen, Veronica Carta ve Timothy A. Su tarafından yazılan “Quantum Interference in a Molecular Analog of the Crystalline Silicon Unit Cell” 1 May 2025, Journal of the American Chemical Society (Amerikan Kimya Derneği Dergisi)
