Snellere computers met een GPS systeem voor elektronen?

15 juli 2015

Om meer opslagcapaciteit van computergeheugen en snellere computers te kunnen bouwen, willen natuurkundigen weten wat de exacte positie is van elektronen in een elektrisch circuit. Prof. Michel Orrit en collega’s gaan een apparaat bouwen om dat te meten. De Stichting Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) investeert ruim 5 ton.

Schematische beschrijving van de techniek: Organische kleurstofmoleculen worden bovenop een netwerk van goud nanodeeltjes gelegd. Het electrisch opladen van deze deeltjes zorgt voor een verschuiving van de kleur (resonantiepiek) van de moleculen. Deze kleurverschuiving kan zeer nauwkeurig worden uitgelezen m.b.v. van hoge-resolutie laser spectroscopie.

Meerdere elektronen tegelijk meten

Prof.dr. Michel Orrit en dr. Sanli Faez, in samenwerking met dr. Sense Jan van der Molen, hebben een radicaal nieuw platform voorgesteld, om de distributie van lading op de nanoschaal te kunnen detecteren. Ze verwachten zelfs tot op het niveau van elementaire deeltjes, elektronen, te kunnen kijken. Met hun voorgestelde aanpak kunnen de posities van meerdere elektronen tegelijk worden gemeten. Dat kan niet met de huidige technieken, die zijn gebaseerd op ‘Scanning probe microscopie’.

Resolutie op de nanometer

In plaats van één grote vaste meetkop, wil het team een aantal organische moleculen als onafhankelijke nanoprobes gebruiken. Die kunnen bovenop een chip met nanodeeltjes van goud worden gelegd en gebruikt worden om een kaart te creëren van de ladingsverdeling in de chip. Dit is mogelijk doordat de moleculen een subtiele kleurverschuiving (resonantieverschuiving) laten zien, die afhangt van de nabijheid van een enkel elektron. De verwachte resolutie ligt dan ook op de nanometerschaal.

Snellere computers

Orrit: ‘Ons experiment kan nuttig zijn voor nieuwe methoden voor gegevensopslag, informatieoverdracht en analyse op een schaal kleiner dan de bestaande halfgeleider transistoren. Dit kan weer leiden tot het opbouwen van snellere computers en tot een grotere opslagcapaciteit. Het helpt onderzoekers ook om nieuwe inzichten te krijgen in de fysica van elektrische componenten op nanoschaal’.

Over de subsidie

De Projectruimte van FOM maakt kleinschalige projecten mogelijk voor fundamenteel onderzoek met een vernieuwend karakter en een aantoonbaar wetenschappelijke, industriële of maatschappelijke urgentie. Voor 2015 had FOM een budget van 10 miljoen euro beschikbaar, waarvan 3 miljoen euro was bestemd voor honoreringen in het kader van het Sectorplan natuur- en scheikunde.

Zie ook

• Optical tracing of multiple charges in single-electron devices, Sanli Faez, Sense Jan van der Molen, Michel Orrit, Phys. Rev. B 90, 205405