Το μικρότερο τρανζίστορ λειτουργεί με ένα ηλεκτρόνιο

Ενα βήμα πιο κοντά στους κβαντικούς υπολογιστές θεωρείται ότι μας φέρνει ένα τρανζίστορ που κατασκευάστηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες. Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Πίτσμπουργκ παρουσίασαν τη μικρότερη συσκευή του είδους που έχει αναπτυχθεί ως σήμερα, η οποία τροφοδοτείται από ένα μόνο ηλεκτρόνιο.

Με ένα ηλεκτρόνιο

Όπως αναφέρεται στη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό Nature Nanotechnology, το τρανζίστορ έχει ως κεντρικό στοιχείο μια «νησίδα» διαμέτρου μόλις 1,5 νανομέτρων η οποία μπορεί να λειτουργήσει με την πρόσθεση ενός μόνο ή δυο ηλεκτρονίων. Τα μοναδικά του χαρακτηριστικά το καθιστούν κατάλληλο για μια σειρά από εφαρμογές, από την κατασκευή ηλεκτρονικών υπολογιστών με πανίσχυρη μνήμη ως την ανάπτυξη κβαντικών επεξεργαστών.

Παράλληλα, όπως εξήγησε ο επικεφαλής της έρευνας Τζέρεμι Λέβι, καθηγητής Φυσικής και Αστρονομίας στη Σχολή Τεχνών και Επιστημών Πιτ, η μικροσκοπική νησίδα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως «τεχνητό άτομο» για τη δημιουργία μιας νέας τάξης τεχνητών ηλεκτρονικών υλικών -όπως για παράδειγμα ενός νέου τύπου «εξωτικών» υπεραγωγών με ιδιότητες που δεν συναντάμε στα φυσικά υλικά.

Σχεδιάζοντας στη νανοκλίμακα

Ο κ. Λέβι και οι συνεργάτες του ονόμασαν το νέο τρανζίστορ SketchSET ή «Sketch-based Single Electron Transistor» εξαιτίας της τεχνικής που χρησιμοποίησαν για την κατασκευή του, την οποία εμπνεύστηκαν από το Etch A Sketch, το γνωστό παιχνίδι σχεδίασης σε οθόνη.

Χρησιμοποιώντας ένα μικροσκόπιο ατομικής δύναμης ο κ. Λέβι μπορεί να δημιουργήσει ηλεκτρονικές συσκευές όπως οι αγωγοί και τα τρανζίστορ σε διαστάσεις νανομέτρων στη διεπιφάνεια ενός κρυστάλλου τιτανιούχου στροντίου και μιας στρώσης αλουμινούχου λανθανίου πάχους 1,2 νανομέτρων. Στη συνέχεια οι συσκευές μπορούν να «σβηστούν» και η διεπιφάνεια να ξαναχρησιμοποιηθεί.

Με βάση τα οξείδια

Η νησίδα του SketchSET, το οποίο είναι το πρώτο τρανζίστορ ενός ηλεκτρονίου που κατασκευάζεται εξ ολοκλήρου από υλικά με βάση τα οξείδια, μπορεί να «στεγάσει» ως και δυο ηλεκτρόνια. Ο αριθμός των ηλεκτρονίων που περιέχει -ο οποίος μπορεί να είναι από μηδέν ως δυο- αλλάζει τις ιδιότητες αγωγιμότητάς του.

Όπως εξήγησε ο κ. Λέβι, το τρανζίστορ είναι εξαιρετικά ευαίσθητο στα ηλεκτρικά φορτία ενώ τα βασισμένα σε οξείδια υλικά του τού προσδίδουν σιδηροηλεκτρικές ιδιότητες. Αυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εναλλαγή του αριθμού των ηλεκτρονίων της νησίδας επιτρέποντας την ανάπτυξη ισχυρότατων στοιχείων μνήμης και ενδεχομένως τη λειτουργία του τρανζίστορ ως αισθητήρα φορτίων και δύναμης στη νανοκλίμακα.

Βήμα Science

Newsroom ΑΛΤΕΡ ΕΓΚΟ