Miért van szükségünk atomi pontosságú félvezető-gyártásra?
A nanotudomány egyik leglenyűgözőbb aspektusa a közvetlen atomgyártás, vagy az anyag atomról atomra történő felépítése. Eredetileg ezek az ötletek Feynmantől és Drexlertől származnak (szintén erősen ajánljuk Cyrus Mody „A Moore törvényének hosszú karját”). Jelenleg ez a vízió pásztázó szonda mikroszkópiával, például pásztázó alagútmikroszkópiával (STM) vagy érintésmentes atomerőmikroszkópiával (NC-AFM) valósítható meg, amint azt eredetileg Don Eigler az IBM-nél mutatta be, és kollégái továbbfejlesztették, és most aktívan fejlesztette Michelle Simmons, Rick Silver a NIST-től, Shashank Misra a Sandiától, John Randall a Zyvex Labs-tól és még sokan mások.
A közvetlen atomgyártás második (és sokkal kevésbé kitaposott) útja az elektronsugarak a pásztázó transzmissziós elektronmikroszkópiában. Ez a sugárindukált transzformációk dinamikus jellege miatt sokkal összetettebb folyamat, de a valós idejű vezérlés és a képelemzés kombinációjával megvalósítható. Korai ütemtervenk: https://lnkd.in/eeuzDJDj
Azonban mind az STM, mind a STEM alapú közvetlen gyártás esetében nem csak az a kérdés, hogy mit lehet elkészíteni, hanem az is, hogy elég gyorsan elkészíthető-e ahhoz, hogy praktikus legyen? A nyaláb vagy csúcs összeszerelési sebességének nagyon optimista értékeléséhez is 100-1000 atom/másodperc sebességgel (vagyis legalább 3-4 nagyságrenddel gyorsabban a jelenleginél) tudjuk elvégezni, de ez még mindig nem elegendő hagyományos számítógép készítése. Alig tudjuk atomról atomra összeállítani az anyagot szőrnövekedési ütem mellett.
Ha belegondolunk, úgy tűnik, legalább két nagy terület van, ahol ez a képesség azonnal hasznos lehet. Az első minden, ami az egymolekulás biológiával és a nanopórusok szekvenálásával kapcsolatos. Az atomvezérlés és funkcionalizálás sokkal funkcionálisabbá és multimodálisabbá teheti a nanopórusokat.
A második érdekesség a földönkívüli alkalmazások kvantumszámítása lehet. Nem világos, hogy a kvantumszámítás mikor lépi túl a hagyományos számítógépeket (lehet, hogy lesz, lehet, hogy nem). Az azonban nagyon világos, hogy a Marson vagy a Ceresen nem építhetünk félvezetőöntödet. De pontosan ez az a helyzet, amikor szóba jöhet az egyatomos gyártás – a kvantumszámítógépek atomonkénti építése indokolt lehet ezekben a forgatókönyvekben a jelentősen kisebb gyártási lábnyom és a kis volumenű igény miatt.
Természetesen számos más érintő is lehet felfedezni – például az egyatomos gyártás és a biológiai önösszeszerelés kombinálása stb.
