p Na tentativa de ficar pequeno, Robert Wolkow e seu laboratório na Universidade de Alberta estão dando passos gigantescos à frente. p A era digital resultou em uma sucessão de menores, tecnologias mais limpas e com menos consumo de energia desde os dias em que o computador pessoal cabia em cima de uma mesa, substituindo modelos de mainframe que antes ocupavam salas inteiras. Desde então, os desktops deram lugar a laptops cada vez menores, smartphones e dispositivos que a maioria de nós carrega no bolso.

p Mas, como Wolkow aponta, este encolhimento tecnológico só pode ir tão longe com o uso de circuitos integrados tradicionais baseados em transistores. É por isso que ele e sua equipe de pesquisa têm como objetivo construir tecnologias inteiramente novas em escala atômica.

p "Nosso objetivo final é fazer eletrônicos de ultra-baixa potência, porque isso é o que é mais exigido pelo mundo agora, "disse Wolkow, a Cátedra iCORE em Tecnologia da Informação e Comunicação em Nanoescala na Faculdade de Ciências. "Estamos nos aproximando de alguns limites fundamentais que interromperão a jornada de 30 anos para tornar as coisas mais rápidas, mais barato, melhor e menor; isso vai acabar logo.

p "Um método inteiramente novo de computação será necessário."

p Eletrônica em escala atômica

p Wolkow e sua equipe do departamento de física da U of A e do Instituto Nacional de Nanotecnologia estão trabalhando para projetar tecnologias atomicamente precisas que tenham práticas, aplicativos do mundo real. Seu laboratório já entrou no Guinness Book of World Records por inventar o objeto mais afiado do mundo - uma ponta de microscópio com apenas um átomo de largura em sua extremidade.

p Eles fizeram uma descoberta anterior em 2009, quando criaram os menores pontos quânticos - um único átomo de silício medindo menos de um nanômetro de largura - usando uma técnica que receberá uma patente nos EUA no final deste mês.

p Pontos quânticos, Wolkow diz, são vasos que confinam elétrons, muito parecido com bolsos em uma mesa de bilhar. Os pontos podem ser espaçados de modo que os elétrons possam estar em dois bolsos ao mesmo tempo, permitindo que eles interajam e compartilhem elétrons - um nível de controle que os torna ideais para circuitos semelhantes aos de computadores.

p "Pode ser tão importante quanto o transistor, "diz Wolkow." Ele estabelece as bases para uma nova base de eletrônica, e em particular, eletrônicos de ultra-baixa potência. "

p Novas descobertas abrem caminho para nanoeletrônica superior

p Wolkow e sua equipe se basearam em seus sucessos anteriores, modificar microscópios de tunelamento de varredura com sua ponta de microscópio de todo o átomo, que emite íons em vez de luz em resolução superior. Como a agulha de uma vitrola, os microscópios podem traçar a topografia dos átomos de silício, detecção de recursos de superfície na escala atômica.

p Em um novo artigo publicado em Cartas de revisão física , pós-doutorado Bruno Martins juntamente com Wolkow e outros membros da equipe, observou pela primeira vez como uma corrente elétrica flui através da pele de um cristal de silício e também mediu a resistência elétrica conforme a corrente se movia em uma única etapa atômica.

p Wolkow diz que os cristais de silício são em sua maioria lisos, exceto por essas escadas atômicas - pequenas imperfeições com cada degrau tendo um átomo de altura. Saber o que causa a resistência elétrica e ser capaz de registrar a magnitude da resistência abre caminho para o design de dispositivos nanoeletrônicos superiores, ele diz.

p Em outro primeiro, desta vez liderado pelo estudante de doutorado Marco Taucer, a equipe de pesquisa observou como elétrons únicos entram e saem dos pontos quânticos, e desenvolveu um método para monitorar quantos elétrons cabem no bolso e medir a carga do ponto. No passado, tais observações eram impossíveis porque o próprio ato de tentar medir algo tão extraordinariamente pequeno muda isso, Wolkow diz.

p "Imagine que se você olhasse para algo com os olhos, o ato de olhar para ele o entortou de alguma forma, "diz ele." Agora podemos evitar essa perturbação devido ao olhar, e assim pode acessar e implantar utilmente os pontos nos circuitos. "

p As descobertas da equipe, também publicado em Cartas de revisão física , dar aos cientistas a capacidade de monitorar a carga dos pontos quânticos. Eles também encontraram uma maneira de criar pontos quânticos que funcionam em temperatura ambiente, o que significa que a criogenia dispendiosa não é necessária.

p "Isso é emocionante porque, De repente, coisas que eram consideradas exóticas, idéias longínquas estão próximas. Achamos que podemos construí-los. "

p Levando a próxima geração de eletrônicos ao mercado

p Wolkow e sua equipe acreditam fortemente no potencial comercial dos circuitos em escala atômica, dois anos atrás, eles lançaram sua própria empresa spinoff, Quantum Silicon Inc. Nos próximos cinco a seis anos, A QSI planeja demonstrar o potencial desses circuitos "extremamente verdes" que podem fazer uso de circuitos menores, baterias de longa duração.

p Também os move do reino da pesquisa básica para a aplicada e cenários do mundo real, Wolkow diz.

p "Temos essa conexão agradável, onde temos um campo de treinamento para alunos e ambições altamente acadêmicas de progresso, mas essas coisas são transferidas de forma natural e imediata para essa entidade prática. "

p Muitos de seus esforços inicialmente se concentrarão na criação de tecnologias híbridas - adicionando circuitos em escala atômica à eletrônica convencional, como dispositivos GPS ou satélites, como substituir um elo de uma cadeia, dada a intensidade do tempo para fazer os novos circuitos. Pode levar uma década antes que seja possível produzir em massa circuitos em escala atômica, mas o potencial futuro é muito forte, Wolkow diz.

p "Isso tem o potencial de mudar totalmente a base eletrônica do mundo. É uma perspectiva de um trilhão de dólares."