增加光和物质之间相互作用的强度，例如，创造更好的光电探测器或量子光源，是量子光学和光子学的一个关键目标。
利用光学谐振器，可以长时间保持光并增加其与物质的相互作用，是最有效的技术。如果谐振器同样非常紧凑，将光挤压到非常小的空间区域，则相互作用会进一步放大。单个原子大小的区域将在完美的谐振器中长时间存储光。
几十年来，工程师和物理学家一直在努力解决如何在不牺牲其性能的情况下制造小型光学谐振器的问题，这类似于询问半导体器件可以构建多小的问题。根据半导体行业未来15年的战略，半导体结构的最小宽度将为8纳米，或数十个原子宽。
DTU Electro 的副教授 Søren Stobbe 和他的同事去年生产了 8 纳米腔;现在，他们提出并展示了一种独特的方法来创建一个自组装腔，该腔具有几个原子尺度的空隙。
这些发现在他们的出版物“具有原子级限制的自组装光子腔”中进行了详细介绍，该出版物发布在《自然》杂志上。
简而言之，该实验涉及将两半硅器件悬挂在弹簧上，但直到硅器件牢固地固定在玻璃层上。由于这些器件是使用传统的半导体技术构建的，因此两半相隔几十纳米。一旦玻璃被选择性地蚀刻，结构就会被释放，现在它正好由弹簧支撑。
由于这两个部件非常紧密地结合在一起，表面力会导致它们相吸。其结果是一个自组装谐振器，在原子尺度上围绕领结形间隙周围有硅镜，这是通过精心制作硅结构的结构而创建的。
两种不同的方法
一种特殊的方法，称为自上而下的方法，负责硅基半导体技术的进步;你从一个硅块开始，然后从那里开始工作，创造纳米结构。
另一种方法被称为自下而上的技术，涉及尝试将纳米技术系统组合在一起。它试图模仿由化学或生物过程创建的生物系统，例如在植物或动物中看到的生物系统。
这两种方法背后的基本思想是纳米技术的特征。问题在于，这两种方法以前没有结合在一起：自组装结构长期以来一直以原子尺寸运行，但它们没有为与外部世界的互连提供架构，而半导体是可扩展的，但无法达到原子尺度。
方法趋同DTU Electro的团队着手构建超越标准光刻和蚀刻能力的纳米结构，假设这两种方法的结合是可行的。他们只使用传统的光刻和蚀刻。
他们计划使用两种表面力：范德华力将两个部分固定在一起，卡西米尔力将它们拉在一起。这些力的基础都是相同的基本现象：量子涨落。
通过创建光子腔，研究人员能够将光子限制在非常小的气隙中，以至于即使使用透射电子显微镜也无法精确测量它们。然而，他们构建的最小的硅原子大小为1-3个硅原子。
Babar补充道：“自组装的优势在于，你可以制造出微小的东西。您可以构建具有惊人性能的独特材料。但今天，你不能用它来做任何插入电源插座的东西。你无法将它与世界其他地方联系起来。因此，你需要所有常用的半导体技术来制造电线或波导，将你自己组装的任何东西连接到外部世界。
坚固而精确的自组装该研究展示了一种可行的技术，通过采用新一代制造技术将自组装提供的原子尺寸与传统生产半导体的可扩展性相结合，将两种纳米技术方法连接起来。
Stobbe表示：“我们不必在事后找到这些空腔并将它们插入另一个芯片架构中。由于尺寸很小，这也是不可能的。换句话说，我们正在构建一个已经插入宏观电路中的原子的尺度。我们对这一新的研究方向感到非常兴奋，还有很多工作要做。
