La nanotecnología es una ciencia próspera. Las piezas para ordenadores, por ejemplo, son cada vez más pequeñas y precisas. Una de las computadoras más eficientes sería la llamada computadora cuántica. Hasta ahora, su existencia ha sido simplemente un concepto que se basa en las leyes de la mecánica cuántica. Aquí, la capacidad de controlar el estado de los átomos individuales es decisiva. Por primera vez, Los científicos de la Universidad de Kiel han logrado mover átomos individuales verticalmente dentro de un cristal. Esto es importante para un mayor desarrollo de nanoestructuras. Simultaneamente, los físicos encontraron un método para medir un comportamiento similar a un transistor de átomos individuales. Estos hallazgos se han publicado recientemente en la revista científica Comunicaciones de la naturaleza (Enero, Tercero, 2014) así como en la reconocida Cartas de revisión física .

Al fabricar nanoestructuras, el entendimiento, El análisis y manejo de materiales presentan grandes desafíos. Un material ampliamente utilizado e investigado para piezo-, micro-, y los dispositivos optoelectrónicos es óxido de zinc (ZnO). Como semiconductor, está integrado en diodos emisores de luz (LED) y pantallas LCD. También, se utiliza como nanocables en tecnología de medición eléctrica. Algunas de sus propiedades, como la conductividad del material puro, hasta la fecha no se han entendido. Recientemente, el Dr. Hao Zheng dio un paso importante para resolver este misterio. Dr. Alexander Weismann y el profesor Richard Berndt del Instituto de Física Experimental y Aplicada de la Universidad de Kiel. Mientras experimentaba en el Centro de investigación colaborativa "Compuestos magnetoeléctricos - Futuras interfaces biomagnéticas, "Zheng estaba analizando óxido de zinc con el microscopio de efecto túnel de barrido (STM). Este dispositivo es capaz de obtener imágenes de cristales a escala atómica. Descubrió estructuras circulares en la superficie por lo demás irregular". Descubrimos que son el resultado de átomos de zinc que fueron colocado incorrectamente en la celosía de cristal ", dice Zheng.

Cada uno de los átomos descubiertos presentaba dos anillos, una prueba clara de que puede donar dos electrones. "Estudiamos toda la literatura científica para descubrir que nadie había probado hasta ahora por qué el óxido de zinc es conductor. La conclusión lógica era que la razón debe estar dentro de los átomos de zinc recién encontrados, que ocurren naturalmente en este material ".

Investigaciones posteriores llevaron al Dr. Zheng a descubrir que el tamaño del anillo podría variar mientras se expone a experimentos en el microscopio de efecto túnel. Pidió la ayuda de su colega Weismann, que es un experto en el cálculo de modelos. "El cálculo insinuó que el diámetro del anillo reveló algo sobre la profundidad de los átomos debajo de la superficie", dice Weismann. Con esto quedó claro que Zheng había descubierto una forma de cambiar la posición de un átomo por el ancho de un solo átomo. "Esta es la primera vez que un solo átomo se mueve de forma controlable dentro de un cristal con precisión atómica", Weismann subraya. "Esta capacidad será útil al diseñar nanoestructuras en laboratorios".

Junto con sus otros hallazgos, los científicos de la Universidad de Kiel observaron un comportamiento similar al de los transistores. Este componente, que se utiliza en las computadoras por millones, generalmente requiere tres electrodos de contacto. Cuando se trabaja con nanoestructuras como átomos, que miden solo 0,3 nanómetros, tres electrodos provocarían inevitablemente un cortocircuito. "Con la ayuda del STM hemos descubierto un método que solo necesita dos electrodos, uno de los cuales es móvil ". Este también es un paso importante para el manejo de nanoestructuras.