熱帯魚とナノサイズ量子細線パターン
Kyoto /Tokyo university: ナノ量子細線を作製！
Fabrication de fils nano-quantiques !
Herstellung von Nano-Quantendrähten!
Fabrication of nano-quantum wires!
京都大學/東京大學：納米量子線的製造！
ー1nm半導体量子細線の作製に成功―
京都大学大学院：浅場智也 特定准教授
東京大学大学院：芝内孝禎 教授研究グループは、ドイツ・フランクフルト大学と共同で、「グラファイト基板上に塩化ルテニウム（半導体）のナノ量子細線を作製する手法」を発見しました。
ナノ量子細線を作製：
この量子細線は、厚みと幅が１nm（原子数個分）と極めて細く、長さが１μmを大きく超えます。
ほぼ直線で等間隔に並び、細線の幅や間隔を変えることも可能です。
このような量子細線のパターンは、これまでにはない新しい機構に基づくもの。
熱帯魚の縞模様やキリンのまだら模様：
この量子細線は、熱帯魚の縞模様やキリンのまだら模様と同じ原理とのこと。
「自発的に形成されている可能性が高いこと」を研究グループは明らかにしました。
本成果は、ナノテクノロジーの超微細加工に新たな視点を提供します。
「１nmの半導体や金属の量子細線の作製」を可能にします。
本研究成果は、5月4日に米科学雑誌「Science Advances」に掲載されました。
https://www.k.u-tokyo.ac.jp/information/category/press/10180.html
グラファイト基板の表面につくられたナノレベル幅の量子細線。白色の丸い粒がルテニウム原子1個にあたる=京大提供
線幅が原子数個分のワイヤ作製：1nm半導体への応用
朝日新聞デジタルの報道によると：
半導体は、スマートフォンや車などに使われ、私たちの生活に欠かせない。
現在主流の方法では、基板の表面を削って回路を作製する。
従来の線幅・微細化：
線幅を10nm以下にすることは、極めて困難です。
線幅を超微細にできても、均一で長い回路をつくるのが難しい。
海外の最先端工場で、「線幅を3nm縮めた次世代チップ量産」を始めたが、限界も見えた。
今回の新たな手法：
「グラファイト基板の表面で、塩化ルテニウムという物質に、レーザー光を照射すること」で蒸着させた。
特殊な顕微鏡で分析：
表面を原子レベルで観察したら、「ルテニウム原子2個分の線幅1.4nmの量子細線」ができていた。
量子細線自体の長さは、線幅の1千倍にもなっていた。
「蒸着時間や基板温度を変えること」で、細線の幅や間隔を調整できる。
しま模様やX字接合、Y字接合、リング（輪）、渦巻きなど、様々な形もできる。
「半導体のほか、量子回路、原子コイル向け」の応用が考えられる。
https://www.asahi.com/articles/ASR5B6Q54R5BPLBJ004.html
Fig. 1. Topographic images of β-RuCl3 atomic-scale wires grown on HOPG surfaces.
Growth of self-integrated atomic quantum wires and junctions of a Mott semiconductor
Abstract
Continued advances in quantum technologies rely on producing nanometer-scale wires.
Although several state-of-the-art nanolithographic technologies and bottom-up synthesis processes have been used to engineer these wires, critical challenges remain in growing uniform atomic-scale crystalline wires and constructing their network structures.
Here, we discover a simple method to fabricate atomic-scale wires with various arrangements, including stripes, X-junctions, Y-junctions, and nanorings.
Single-crystalline atomic-scale wires of a Mott insulator, whose bandgap is comparable to those of wide-gap semiconductors, are spontaneously grown on graphite substrates by pulsed-laser deposition.
These wires are one unit cell thick and have an exact width of two and four unit cells (1.4 and 2.8 nm) and lengths up to a few micrometers.
We show that the nonequilibrium reaction-diffusion processes may play an essential role in atomic pattern formation.
Our findings offer a previously unknown perspective on the nonequilibrium self-organization phenomena on an atomic scale, paving a unique way for the quantum architecture of nano-network.
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq5561
Poissons tropicaux et motifs de fils quantiques nanométriques
Université de Kyoto/Université de Tokyo : Fabrication de fils nano-quantiques !
– Réussi à fabriquer des fils quantiques semi-conducteurs de 1 nm –
École supérieure de l’Université de Kyoto : professeur associé spécifique au programme Tomoya Asaba
École supérieure de l’Université de Tokyo : professeur Takatoshi Shibauchi
En collaboration avec l’Université de Francfort, en Allemagne, le groupe de recherche a découvert une méthode de fabrication de fils nano-quantiques de chlorure de ruthénium (semi-conducteur) sur un substrat en graphite.
Fabrication de fils nano-quantiques :
Ce fil quantique est extrêmement fin, avec une épaisseur et une largeur de 1 nm (plusieurs atomes), et une longueur bien supérieure à 1 μm.
Il est possible de disposer les lignes en ligne droite à intervalles réguliers et de modifier la largeur et l’espacement des lignes fines.
Un tel motif de fil quantique est basé sur un nouveau mécanisme sans précédent.
Rayures de poissons tropicaux et marbrures de girafe :
Ce fil quantique est le même principe que le motif rayé des poissons tropicaux et le motif marbré des girafes.
Le groupe de recherche a précisé qu ‘«il est susceptible de se former spontanément».
Cette réalisation offre une nouvelle perspective pour le traitement ultra-fin des nanotechnologies.
Il permet “la fabrication de fils quantiques semi-conducteurs et métalliques de 1 nm”.
Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue scientifique américaine Science Advances le 4 mai.
https://www.k.u-tokyo.ac.jp/information/category/press/10180.html
Un fil quantique d’une largeur nanométrique créé à la surface d’un substrat en graphite. Une particule ronde blanche correspond à un seul atome de ruthénium. (Fourni par l’Université de Kyoto)
Fabrication de fils avec une largeur de ligne de plusieurs atomes : application aux semi-conducteurs 1nm
Asahi Shimbun Digital a rapporté :
Les semi-conducteurs sont utilisés dans les smartphones, les voitures, etc., et sont essentiels à nos vies.
Dans la méthode traditionnelle actuelle, la surface du substrat est rasée pour fabriquer le circuit.
Largeur de trait conventionnelle/miniaturisation :
Il est extrêmement difficile de réduire la largeur de ligne à 10 nm ou moins.
Même si la largeur de ligne peut être rendue ultrafine, il est difficile de créer des circuits uniformes et longs.
Nous avons commencé la production en série de puces de nouvelle génération avec une largeur de ligne réduite de 3 nm dans nos usines de pointe à l’étranger, mais nous avons vu les limites.
Cette nouvelle méthode :
Il a été déposé en phase vapeur en irradiant une substance appelée chlorure de ruthénium sur la surface d’un substrat en graphite avec un faisceau laser.
Analysé avec un microscope spécial :
Lorsque la surface a été observée au niveau atomique, “un fil quantique avec une largeur de ligne de 1,4 nm correspondant à deux atomes de ruthénium” s’est formé.
La longueur du fil quantique lui-même était de 1 000 fois sa largeur.
En modifiant le temps de dépôt en phase vapeur et la température du substrat, la largeur et l’espacement des lignes fines peuvent être ajustés.
Diverses formes telles que des motifs à rayures, des joints en forme de X, des joints en forme de Y, des anneaux et des spirales sont également possibles.
Des applications pour “des circuits quantiques et des bobines atomiques en plus des semi-conducteurs” sont envisageables.
Tropische Fische und Quantendrahtmuster in Nanogröße
Universität Kyoto/Universität Tokio: Herstellung von Nano-Quantendrähten!
– Erfolgreiche Herstellung von 1-nm-Halbleiter-Quantendrähten –
Graduiertenschule der Universität Kyoto: Programmspezifischer außerordentlicher Professor für Tomoya Asaba
Graduiertenschule der Universität Tokio: Professor Takatoshi Shibauchi
In Zusammenarbeit mit der Universität Frankfurt hat die Forschungsgruppe eine Methode zur Herstellung von Nano-Quantendrähten aus Rutheniumchlorid (Halbleiter) auf einem Graphitsubstrat entdeckt.
Herstellung von Nano-Quantendrähten:
Dieser Quantendraht ist extrem dünn, mit einer Dicke und Breite von 1 nm (mehrere Atome) und einer Länge von deutlich über 1 μm.
Es ist möglich, die Linien in gleichmäßigen Abständen geradlinig anzuordnen und die Breite und den Abstand der feinen Linien zu ändern.
Ein solches Quantendrahtmuster basiert auf einem beispiellosen neuen Mechanismus.
Tropische Fischstreifen und Giraffenflecken:
Dieser Quantendraht basiert auf dem gleichen Prinzip wie das Streifenmuster tropischer Fische und das gesprenkelte Muster von Giraffen.
Die Forschungsgruppe stellte klar, dass „es wahrscheinlich spontan entsteht“.
Diese Errungenschaft bietet eine neue Perspektive für die ultrafeine Verarbeitung der Nanotechnologie.
Es ermöglicht die „Herstellung von Halbleiter- und Metall-Quantendrähten von 1 nm“.
Die Ergebnisse dieser Forschung wurden am 4. Mai in der US-amerikanischen Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.
https://www.k.u-tokyo.ac.jp/information/category/press/10180.html
Ein Quantendraht mit einer Breite im Nanobereich, der auf der Oberfläche eines Graphitsubstrats erzeugt wird. Ein weißes rundes Teilchen entspricht einem einzelnen Rutheniumatom. (Bereitgestellt von der Universität Kyoto)
Herstellung von Drähten mit einer Linienbreite von mehreren Atomen: Anwendung auf 1-nm-Halbleiter
Asahi Shimbun Digital berichtete:
Halbleiter werden in Smartphones, Autos usw. verwendet und sind für unser Leben unverzichtbar.
Bei der aktuellen Mainstream-Methode wird die Oberfläche des Substrats abgetragen, um den Schaltkreis herzustellen.
Konventionelle Linienbreite/Miniaturisierung:
Es ist äußerst schwierig, die Linienbreite auf 10 nm oder weniger zu reduzieren.
Selbst wenn die Linienbreite ultrafein gestaltet werden kann, ist es schwierig, gleichmäßige und lange Schaltkreise zu erstellen.
Wir haben in unseren hochmodernen Fabriken im Ausland mit der Massenproduktion von Chips der nächsten Generation mit einer um 3 nm reduzierten Linienbreite begonnen, aber wir haben die Grenzen gesehen.
Diese neue Methode:
Es wurde durch Bestrahlen einer Substanz namens Rutheniumchlorid mit einem Laserstrahl auf die Oberfläche eines Graphitsubstrats aufgedampft.
Mit einem Spezialmikroskop analysiert:
Bei der Beobachtung der Oberfläche auf atomarer Ebene entstand „ein Quantendraht mit einer Linienbreite von 1,4 nm, der zwei Rutheniumatomen entspricht“.
Die Länge des Quantendrahtes selbst betrug das Tausendfache seiner Breite.
Durch Ändern der Aufdampfzeit und der Substrattemperatur können Breite und Abstand der feinen Linien angepasst werden.
Auch verschiedene Formen wie Streifenmuster, X-förmige Verbindungen, Y-förmige Verbindungen, Ringe und Spiralen sind möglich.
Denkbar seien Anwendungen für „Quantenschaltungen und Atomspulen neben Halbleitern“.