Fjölnir - 04.07.1997, Blaðsíða 37

ísak Sverrir Hauksson Smásæir heimar eðlisfræðinnar
uð. Þegar hálfleiðari eins og GaAs er annars vegar
skoðaður sem rvívíður flötur og hins vegar sem
þrívíður kristallur kemur í ljós að efniseiginleik-
arnir breytast mikið og er það í samræmi við út-
reikninga líkana. Þannig hjálpa kennilegir eðlis-
fræðingar dlraunaeðlisfræðingum að skilja eigin-
leika efnanna með hjálp líkana og öfúgt, tilrauna-
eðlisfræðingar hjálpa kennilegum eðlisfræðingum
að bæta líkönin. Aðurnefnd grein vísindanna er
stundum kölluð orkugeilar-verkfræði (e. band-
gap engineering). Slík kerfi eru dæmi um til-
raunastofúr skammtafræðinnar þar sem kenning-
ar eru sannprófaðar með beinum mælingum á
t.d. rafleiðni og ljósviðbragði. Ef við húðum ör-
mjóum málmstrimlum ofan á tvívíða kerfið og
setjum jákvæða rafspennu yfir málminn dragast
rafeindir að málmskautinu og mynda örmjóa rás
í tvívíða planinu. Þetta líkist mjóum vír, nokkra
tugi nanómetra á breidd, og nefnist skammtavír.
Þannig höfúm við takmarkað hreyfistefnur
rafeindanna enn frekar og þær hreyfast aðeins í
eina átt. Við höfúm minnkað kerfið um eina
vídd og tölum því um einvítt rafeindakerfi. Enn
er hægt að halda áfram, við skerum málm-
strimlana í búta og búum til rafeindaeyjur. Raf-
eindirnar sitja fastar í vel afmörkuðum punkti
undir skautinu og geta ekki ferðast um. Við
erum aftur komin með núllvítt kerfi sem inni-
heldur oft um 20 til 30 rafeindir og er um 10
nm í þvermál. Við getum sannarlega búið til
smáa heima. En hvers vegna? Að hluta til er
tilgangurinn að kanna hversu langt (smátt) við
komumst. Takmarkið er að búa til skammta-
punkt með einni rafeind. Þá er ljóst að við getum
stjórnað fjölda rafeindanna og þannig búið til
einingar sem líkjast frumeindum. Með þessum
kerfum öðlumst við einnig dýpri skilning á eigin-
leikum rafeinda sem enn er okkur nokkur leynd-
ardómur. Við getum búið til skammtafræðilíkan
fýrir slíkt kerfi og reiknað nákvæmlega út hvernig
það muni til dæmis bregðast við ljósi eða segul-
sviði. Ef reiknilíkanið gefúr ekki sömu mynd og
mælingar eru forsendur okkar rangar og á
þennan hátt öðlumst við betri skilning á við-
fangsefninu.
Þegar við höfúm sýnt fram á að hægt er að
búa til rafeindaeyjur þá má hugsa sér ýmsa hag-
nýtingu. Nýlega hefúr tekist að búa til skammta-
punkta eða rafeindaeyjur. Hagnýting þeirra
verður tækni framtíðarinnar þar sem enn á eftir
að yfirstíga margar tæknilegar hindranir. Dæmi
um hagnýtingu væri til dæmis minniseining þar
sem ástandi skammtapunktsins er breytt með
segulsviði, ljósi eða rafhleðslu og þannig skráðar
upplýsingar. Ljóst er að vegna smæðar skammta-
punktsins getur þétdeiki upplýsinga orðið gríðar-
legur. En áður en hagnýting getur orðið þarf að
svara ýmsum grundvallarspurningum um hegðun
rafeinda í slíkum punkti. Á Raunvísindastofnun
er unnið að kennilegum rannsóknum á slíkum
skammtapunktum í samvinnu við erlenda sam-
starfsaðila í Þýskalandi og Bandaríkjunum. Kanna
þarf hegðun skammtapunktsins við ýmiss konar
áreiti svo sem rafstraumi, ljósi, breyttu hitastigi
og segulsviði. Þetta er eitt af verkefnum fram-
tíðarinnar fýrir þá sem stunda rannsóknir á hálf-
leiðurum.
Lokaorð
Eðlisfræði er ein af grundvallargreinum vísind-
anna þar sem aðferðafræði hefúr fengið að þróast
í langan u'ma. Aðferðir eðlisfræðinnar eru nýnar
til þess að skilja flókin fýrirbæri eins og hagkerfi,
lífkerfi og önnur kerfi sem innihalda gríðarmargar
einingar sem hafa áhrif hver á aðra, svipað og
rafeindakerfin sem þéttefnisfræðingar kanna.
er í símanum þegar maður-
inn kemur heim, gleymir
hún því sem hún ædaði að
biðja hann um, og þar eð mað-
urinn heldur á stærðarinnar bleiuskiptiborði
þegar hann gengur eftir stéttinni að húsinu
tekur hann ekki eftir ruslinu sem liggur eins og
hráviði út um nýsleginn garðinn. Það er því
ekki fyrr en konan fýrir neðan bankar öðru
sinni hjá parinu að maðurinn kemst að óhefð-
bundinni aðferð konu sinnar við sorplosun.
Hún biðst aftur innilegrar afsökunar en þegar
maðurinn kemur inn efitir að hafa hreinsað til í
garðinum segir hann við hana, svolítið sár og
undrandi: „Hvað er að gerast, dúilan mín?“ Og
heldur síðan áfram þegar hann fær ekkert svar:
.,Ég vil ekki að barnið mitt þurfi að horfa upp á
eitthvað svona. Hugsaðu þér allan þann úrgang
sem það kemur til með að skilja eftir sig innan
veggja heimilisins; ég trúi því ekki að þú ædir
að gera barninu þá skömm, og ekki aðeins barn-
inu heldur okkur líka, að láta hann vera til sýnis
uti í garði.“ Konan biður hann að hafa ekki
áhyggjur, hún vití vel hvar öskutunnurnar sé að
finna.
Næstu þrjá daga tekur maðurinn ruslapok-
ana úr eldhúsinu með sér út í tunnu þegar hann
fer út í bíl. En á fbstudeginum, daginn eftir
matarboð sem þau halda vinum sínum, vakna
þau seint og maðurinn gleymir að taka með sér
mslið þegar hann hleypur út í bíl. Og vegna
stöðugs hausverks sem byrjar að herja á hann
upp úr hádegi, fer hann Ieyfi til að fara heim úr
vinnunni fýrr en venjulega. Það er því um þrjú-
leytið þennan fbstudag, í steikjandi sólskini og
stíllu, sem hann byrjar að gera sér grein fýrir að
ekki sé allt með felldu í lidu
en björtu risíbúðinni þeirra. í
miðjum garðinum sér hann
fjóra hvíta plastpoka og þegar
hann stendur við þá og rýnir betur í þá rifjast
upp fýrir honum matarveisla gærkvöldsins; í
snöggu grasinu sér hann maísbaunir, kjúklinga-
bein og karrýlituð hrísgrjón, auk annarra matar-
leifa og kassa utan af lidu útvarpstæki með
segulbandi sem hann hafði keypt og ædaði að
gefá henni — konunni sem hann elskaði; kon-
unni sem ædar að ala honum barn eftir þrjá
mánuði — í afmælisgjöf eftir fjóra daga.
Skammt ffá einum opnum pokanum liggur
síðan Iófastórt brot úr matarstelli sem foreldrar
hans höfðu gefið þeim í innflutningsgjöf.
Óuppvaskað.
Ég æda ekki að tefja lesendur meira með því
að reyna að útskýra undirliggjandi merkingu
eða boðskap þessarar frásagnar. Og því síður að
binda á hana hefðbundinn endahnút. Það er
ljóst hvað er að gerast í lífi unga parsins og
engin ástæða til að velta sér meira upp úr því.
Ég var bara beðinn um að gera örlida grein fýrir
sjálfúm mér og á meðan ég gerði mitt besta til
þess datt mér ekkert annað í hug. Ég ættí þó að
taka það ffam að sjái lesendur mig fýrir sér sem
eina af persónunum í sögunni, sem er ekki
óeðlilegt þar eð ég er að skrifa mitt eigið mani-
festó, er ég unga konan með barnið í maganum.
Það segir sig reyndar sjálff.
Og nú á ég bara effir að henda skjalinu í
körfúna á tölvuskjánum. Þarna í hægra horninu
niðri sem er alveg eins og gömul öskutunnu.
Og síðan að tæma körfúna.
Bragi Ólafsson
Rannsóknir á skammtafræðikerfúm í hálfleið-
urum geta leitt til hagnýtra hluta. Ef hagnýta á
þekkinguna verðum við að skilja grundvallar-
atriði um hegðun hálfleiðara og þeirra kerfa sem
við leitumst við að búa til.
ÍSAK SVERRIR HAUKSSON
Myndin sýnfr örsmáan
smára (e. transistor) á kísll-
yfirborði. Málmskautin sem
flytja rafeindirnar eru að-
skilin með 100 nm bili (hllð).
Þriðja skautið opnar og
lokar fyrir hliðið með því
að breyta rafeiginleikum
kísilsins undir hliðinu.
Auglýsíng >
KLÆÐIST VID SERHVER TÆKIFÆRIFATNAÐIFRÁ LEVI'S
LEVI STRAUSS&CO.
SAN FRANCISCO.CAL
HOFUM ÆTID
■■
FOT
FYRIRLIGGJANDI
ER FARA
YÐUR
VEL
0 R I G I N A L
Levrs
LAUGAVEGI37 - SIMI561 2861 • RÁÐHÚSTORGI9 AK • SÍMI461 1858
miiimiimiiiiiiiiiiiiiiiiiMiiiiiimmiiiiiimimmimii