印第安纳大学和田纳西大学的物理学家已经破解了使微芯片更小的密码，关键是氦。

微芯片无处不在，运行着电脑和汽车，甚至帮助人们寻找丢失的宠物。随着微芯片变得更小、更快并且能够做更多的事情，给它们导电的电线也必须效仿。但是它们可以变得多小是有物理限制的——除非它们的设计不同。

IU 布卢明顿艺术与科学学院物理系教授保罗·索科尔说：“在传统系统中，当你放置更多晶体管时，导线会变小。” “但在新设计的系统下，这就像将电子限制在一个一维管中，这种行为与普通电线完全不同。”为了研究粒子在这种情况下的行为，Sokol与田纳西大学的物理学教授Adrian Del Maestro 合作，创建了一个封装在一维管中的电子模型系统。

索科尔说，这对夫妇使用氦气为他们的研究创建了一个模型系统，因为它与电子的相互作用是众所周知的，而且它可以变得非常纯净。然而，在一维空间中使用氦存在一些问题，第一个问题是以前没有人这样做过。

“把它想象成一个礼堂，”索科尔说。“人们可以以多种不同的方式四处走动。但在一个狭长的大厅里，没有人可以越过其他人，因此行为变得不同。我们正在探索这种行为，每个人都被限制在一排。 “使用氦模型是我们可以从大厅里的人很少到打包。我们可以使用这个系统探索整个物理范围，这是其他系统无法做到的。”

创建一维氦模型系统也给研究人员带来了许多其他挑战。例如，如果他们试图制作一个小到足以容纳氦气的管子，那么进行测量就太困难了。也不可能使用中子散射等技术，这是一种强大的方法，涉及使用产生中子束的反应堆或加速器来收集有关一维系统中粒子行为的详细信息。另一方面，他们可以使用围绕模板分子生长的专用玻璃制造很长的管子，但这些孔不足以将氦气限制在一个维度上。

“你真的需要制造一个只有几个原子宽的管道，”德尔梅斯特罗说。“普通液体不会流过这么窄的管道，因为摩擦会阻止它。”

为了解决这一挑战，该团队通过采用具有一维通道的玻璃并用氩气电镀它们以覆盖表面并制造更小的通道来对材料进行纳米工程。然后，他们可以制作含有大量氦气的样品，并支持使用中子散射等技术来获取系统的详细信息。

随着一维氦的实验实现，Del Maestro 和 Sokol 为这项研究开辟了一条重要的新途径。接下来，该团队计划使用这个新模型系统研究高密度的氦——与细线中的电子相当——和低密度——与量子信息科学中使用的一维原子阵列相当。他们还计划开发其他纳米工程材料，例如氦气不会润湿铯表面的铯涂层孔。这将进一步减少受限氦与外界的相互作用，并为挑战新理论提供更理想的系统。