محققان آلمانی موفق به ساخت کوچکترین ترانزیستور تک اتمی جهان شدند. در این ترانزیستور یک اتم نقره میان دو صفحه فلزی قرار دارد.
کوچکترین ترانزیستور تک اتمی جهان ساخته شد
توماس شیمل و همکارانش از مؤسسه‌ی فناوری کارلسرو، موفق به ساخت کوچکترین ترانزیستور تک اتمی شدند. این قطعه الکترونیکی کوانتومی می‌تواند جریان الکتریکی را با کنترل موقعیت اتم منفرد، سوئیچ کند. این ترانزیستور در دمای اتاق کار کرده و انرژی بسیار کمی مصرف می‌کند. ساخت این ترانزیستور چشم‌انداز تازه‌ای در فناوری اطلاعات باز می‌کند.
دیجیتال شدن موجب افزایش مصرف انرژی شده‌است. در کشورهای صنعتی، فناوری اطلاعات سهم ۱۰ درصدی از کل مصرف را در اختیار دارد. ترانزیستورها واحدهای اصلی پردازش اطلاعات در مراکز محاسباتی هستند.
حافظه‌های فلش که یکی از ارزان‌ترین و رایج‌ترین حافظه‌ها هستند، در حال حاضر از بیلیون‌ها ترانزیستور تشکیل شده‌اند. تولید این ترانزیستورهای تک اتمی با مصرف پایین می‌تواند در نهایت کارایی را افزایش داده و مصرف انرژی را در فناوری اطلاعات کاهش دهد.
شیمل می‌گوید: «این قطعات الکترونیکی کوانتومی می‌توانند با کمترین انرژی نسبت به فناوری‌های سیلیکونی کار کنند، به طوری که مصرف آن‌ها با ضریب ۱۰ هزار کمتر از ترانزیستورهای سیلیکونی است.»
اوایل سال جاری، شیمل که در حوزه‌ی الکترونیک تک مولکولی پیشرو است، مدیریت مرکز تحقیقات فتونیک و الکترونیک تک اتمی را به عهده گرفت؛ مرکزی که با همکاری مؤسسه‌ی فناوری کارلسرو و ETH راه‌اندازی شده‌است.
این گروه تحقیقاتی موفق شدند به محدودیت کوچک‌سازی ترانزیستور برسند. آن‌ها شکافی در اندازه‌های یک اتم منفرد، میان دو سطح تماس فلزی ایجاد کردند و با استفاده از یک پالس کنترل الکتریکی، یک اتم منفرد نقره را میان این شکاف قرار داده و مدار را ایجاد کردند. با برداشته شدن نقره، مدار قطع می‌شود.
این کوچکترین سوئیچ ترانزیستوری است که با حرکت رفت و برگشتی اتم منفرد کار می‌کند. برخلاف قطعات الکترونیکی کوانتومی مرسوم، این ترانزیستور تک اتمی نه تنها در دمای نزدیک به صفر مطلق کار می‌کند، بلکه در دمای اتاق نیز فعال است. این ویژگی مزیت بسیار مهمی است.
نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان “Quasi-Solid-State Single-Atom Transistors” در نشریه‌ی Advanced Materials به چاپ رسیده‌است.
