Der Trend in der Wissenschaft geht zu kleineren Geräten. In der Tat werden Einzelelektronengeräte als eine Möglichkeit angesehen, um die Größe von Computern und anderen elektronischen Anwendungen zu verringern und gleichzeitig große Betriebskapazitäten bereitzustellen. Einzelelektronenvorrichtungen können auch eine fundamentale Sonde für Quantenzustände auf steuerbare Weise bereitstellen.

Eine Gruppe von Wissenschaftlern in Korea hat möglicherweise einen Vorläufer für ein solches Einzelelektronengerät gefunden. Ihre Arbeit beschreibt ein Quantenpunktgerät, das als Kohlenstoffnanoröhre mit einer doppelten Wand hergestellt wurde, indem es sich auf einige der unerforschten elektronischen Strukturen konzentriert, die in Kohlenstoffnanoröhren zu finden sind. "Achtfache Schalenfüllung in einem doppelwandigen Kohlenstoffnanoröhrchen-Quantenpunkt" wird in Physical Review Letters veröffentlicht und beschreibt die elektrischen Transporteigenschaften eines solchen Geräts.

"Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, Quantenpunkte herzustellen", sagt Mahn-Soo Choi, Wissenschaftler an der Korea University, gegenüber PhysOrg.com . „Wir haben uns für eine Kohlenstoffnanoröhre entschieden, nicht nur wegen ihrer geringen Größe und ihrer einfachen Herstellbarkeit, sondern auch, weil sie hochsymmetrische Strukturen des elektronischen Transports aufweist.“

Die Experimentatorengruppe an der Korea University, Sunkyung Moon und Soon-Gul Lee, und die Gruppe am Koreanischen Forschungsinstitut für Standards und Wissenschaft, Woon Song, Joon Sung Lee, Nam Kim unter der Leitung von Jinhee Kim und der Theoretikerin Choi wollten einige davon erforschen die Eigenschaften einer Nanoröhre mit einer doppelten Wand im Gegensatz zu einer einzelnen Wand. Choi erklärt, dass seine Hauptaufgabe im Projekt darin bestand, die experimentellen Ergebnisse der Gruppe von Jinhee Kim zu interpretieren.

"Früher, mit sogenannten mehrwandigen Nanoröhren", sagt Choi, "gingen die Leute davon aus, dass Innenwände nicht den elektrischen Strom beitragen." zeigt mir, dass die Innenwand dazu beitragen könnte. “

Choi erklärt, dass die Zylindersymmetrie und die starke Elektron-Elektron-Wechselwirkung in einer Kohlenstoffnanoröhre jede Wand mit einer Vier-Diamanten-Struktur versehen. „In der einzelnen Wand ergibt dies eine schöne Symmetrie und zeigt eine interessante quantenmechanische elektronische Struktur.“ Bisher konnten Wissenschaftler dies jedoch nur in einwandigen Kohlenstoffnanoröhren beobachten. Choi spekuliert, dass dies wahrscheinlich auf Defekte in mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren zurückzuführen ist.

"Wir haben jedoch dieselbe Symmetrie in der Innenwand eines doppelwandigen Kohlenstoffnanoröhrchens beobachtet", sagt Choi. Er sagt, dass das Quantenpunktgerät, das sein Team hergestellt hat, eine Struktur mit acht Diamanten aufweist - vier von jeder Wand. "Die Muster der Innen- und Außenwände sind so angeordnet, dass wir nur eine solche Struktur beobachten."

Die in Korea arbeitenden Wissenschaftler stellten fest, dass die Innen- und Außenwände der Kohlenstoffnanoröhre miteinander interagieren. Mit einem Backgate konnten sie die Anzahl der Elektronen in der Kohlenstoffnanoröhre messen und ihre elektrischen Eigenschaften testen. „Die Muster an den Wänden verschieben sich, wenn Sie die Gate-Spannung ändern“, erklärt Choi. „Das äußere Wandmuster folgt aufmerksam der Veränderung, das innere zieht sich jedoch zurück. Aus diesem Grund verschieben sich manchmal die Muster an den Wänden, sodass sie nicht mehr übereinstimmen. “Er weist darauf hin, dass es die Wechselwirkung zwischen den Wänden ist, die interessante Möglichkeiten bietet.

„Inzwischen ist es recht einfach, einen Quantenpunkt in einen elektrischen Schaltkreis mit Nanostruktur umzuwandeln. Dies könnte zu einem einzigen Elektronentunnelgerät führen. “Auch wenn die derzeitige Technologie nicht die Voraussetzung dafür ist, ist Choi der Ansicht, dass es irgendwann möglich sein wird, die von ihm und seinen Kollegen weiterentwickelte Arbeit fortzusetzen.

„Wenn wir dies anhand eines realistischen Aufbaus beobachten könnten“, sagt er, „könnten wir es untersuchen und dann wahrscheinlich diesen Quantenzustand in der Nanostruktur manipulieren, um den quantenmechanischen Zustand von Elektronen zu steuern. Momentan ist dies mit unserer derzeitigen Technologie nicht möglich, aber unsere Arbeit verspricht, den Weg zum Quantentechnik in Einzelelektronengeräten zu ebnen. “

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