近年来，半导体纳米微细加工技术已接近极限。切削材料表面制造电路的“自上而下法”，已经很难制造出细线宽度和间距小于10纳米（十亿分之一米）的量子细线图案。另一方面，从零开始形成和合成细线的“自下而上法”，虽然可以实现原子尺寸的细线设计，但在如何制造出均匀的细线和布线方面还存在很多课题。
京都大学研究生院理学研究科的浅场智也特定副教授、松田佑司教授等人组成的研究团队着眼于热带鱼的条纹图案和花豹斑纹拥有的、在两种物质反应和扩散时自动出现的空间图案“图灵斑图（Turing Pattern）”，使用激光束在短时间内反复照射，使图案沉积在基板上的薄膜制造方法——“脉冲激光沉积法”，在石墨基板上成功蒸镀上了氯化钌薄膜。
石墨基板表面上排列的原子图案的STM图像（左）。从广域STM图像中可以看到量子细线形成X形、Y形交叉及环形图案（右）。
用扫描隧道显微镜（STM）观察基板表面，可以观察到氯化钌量子细线形成周期性排列构造。该量子细线非常细，厚度和宽度只有大约1纳米，但其长度却超过了1微米（百万分之一米）。此外，通过改变蒸镀时间和基板温度还可以调节细线的宽度和间距，不仅可以形成条纹图案，还可以形成X形、Y形和环形等图案。
该研究成果为纳米超微细加工技术提供了新的视角，并有望应用于基于图案形成的量子电路、光敏元件和原子线圈等用途。此外，在基础研究方面，也为探索新奇的物理现象提供了一个有意思的舞台。
TEXT：横井Manami
原文：JSTnews 2023年8月号
翻译：JST客观日本编辑部
