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、能做更多的事情，为它们导电的电线也必须跟着做。但它们能变得多小是有物理限制的——除非它们的设计不同。

印第安纳大学布卢明顿艺术与科学学院物理系教授保罗·索科尔(Paul Sokol)说:“在传统系统中，当你放上更多的晶体管时，导线就会变得更小。”“但在新设计的系统中，这就像将电子限制在一维管中，这种行为与常规电线大不相同。”

为了研究粒子在这种情况下的行为，索科尔与田纳西大学的物理学教授阿德里安·德尔·梅斯特罗(Adrian Del Maestro)合作，创建了一个被装入一维管中的电子系统模型。

他们的研究结果最近发表在自然通讯．

Sokol说，这对夫妇使用氦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，而且它可以非常纯净。然而，在一维空间中使用氦存在一些问题，首先是以前没有人这样做过。

“把它想象成一个礼堂，”索科尔说。“人们可以用很多不同的方式四处走动。但在一个又长又窄的大厅里，没有人能从别人身边走过，所以行为就变得不同了。我们正在探索每个人都被限制在一排的行为。使用氦模型的最大优点是我们可以把大厅里的人从很少变成挤满了人。我们可以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，如果他们试图制造一个足够小的管子来容纳氦，那么测量起来就太困难了。

也不可能使用中子散射等技术，这是一种强大的方法，需要使用反应堆或加速器来产生中子束，以收集一维系统中粒子行为的详细信息。

另一方面，他们可以利用在模板分子周围生长的特殊玻璃制造出很长的管子，但这些洞不够大，无法将氦限制在一个维度上。

“你确实需要制造一个只有几个原子宽的管道，”德尔·迈斯特罗说。“任何正常的液体都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，该团队采用纳米技术制造了一种材料，采用具有一维通道的玻璃，并在其表面镀上氩气，形成更小的通道。然后，他们可以制作含有大量氦的样品，并支持使用中子散射等技术来获得该系统的详细信息。

随着一维氦的实验实现，Del Maestro和Sokol为这一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的模型系统来研究高密度的氦——相当于细线中的电子——和低密度的氦——相当于量子信息科学中使用的一维原子阵列。

他们还计划开发其他纳米工程材料，比如铯涂层孔，在那里氦不会弄湿铯表面。这将进一步减少密闭氦与外界的相互作用，并为挑战新理论提供更理想的系统。