سابقه دستکاری و چیدمان تک اتم‌ها، به سال ۱۹۵۹ بر می‌گردد؛ «ریچارد فینمن»، نظریه ساخت دستگاه با استفاده از اتم‌ها را در سخنرانی معروفش در آن زمان ارائه نمود و سال‌ها بعد، «دونالد ایگلر»، از کارکنان «IBM»، اولین کسی بود که توانست چیدمان اتم‌ها را با کمک گرفتن از میکروسکوپ تونلی روبشی «Scanning Tunneling Microscope»، دستکاری نماید.

بنا بر گزارش «Machine Design»، آزمایشگاه «ORNL»، تکنیک جدیدی برای جابجایی اتم‌ها و چیدمان آن‌ها ابداع نموده است. روش جدید، در حالی ارائه شده است که تا پیش از این، به منظور جایجایی تک اتم‌ها، فقط همان روش معرفی شده توسط ایگلر، قابل استفاده بود. جابجایی انفرادی اتم‌ها، گامی مهم در مسیر دستیابی به فناوری ساخت ماشین‌های کوانتومی است.

در این فناوری، از «STEM» به‌عنوان ابزاری برای دستکاری اتم‌ها استفاده می‌شود. هنگامی که پرتوی الکترونی این میکروسکوپ، با یک ورق نازک تک اتمی از گرافیت برخورد می‌نماید، انرژی حاصل از آن، منجر به تخریب جزئی ساختار مولکولی گرافیت شده و فضای لازم را برای قرارگیری اتم سیلیکون در کنار کربن، فراهم می‌نماید.

گفتنی است، گرافیت ساختار دوبعدی از کربن با استحکام و رسانایی بالا است که بدون این‌که آسیبی به نمونه زده شود، می‌تواند توسط پرتوهای الکترونی اسکن گردد و به همین دلیل، این ماده به‌عنوان پایه مورد نظر برای بررسی، انتخاب شده است. گام بعدی در این تحقیقات، وارد نمودن اتم‌های دیگر، از جمله  فسفر، به داخل ساختار گرافیت است. فسفر پتانسیل بالایی در این زمینه داشته و دارای یک الکترون اضافی در مقایسه با کربن است که برای ایجاد بیت‌های کوانتومی «qubit» که اساس ساخت دستگاه‌های کوانتومی است، ایده‌آل می‌باشد.

مرجع: «Machine Design»