Thursday, 24 July, 2014

Maailma väikseim transistor koosneb vaid ühest aatomist

February 20, 2012 Postitas: Stiina Kristal · Kommenteeri 

New South Walesi Ülikooli teadlased valmistasid seni väikseima – tegelikult väikseima, mida üldse ehitada saab – transistori. Seade koosneb vaid üksikust fosfori aatomist.

Uurimust juhtinud teadlase Michelle Simmonsi sõnul pole tegu mitte olemasolevate tehnoloogiate paremaks muutmise vaid pigem tulevikutehnoloogia väljatöötamisega, kirjutab ScienceDaily.com.

New South Walesi ja Purdue Ülikooli teadlased valmistasid üksikust fosfori aatomist kontrollitava transistori. Aatom, mis siin asub pildi keskel, istub ränikristallis asuvas kanalis. Pilt: Purdue University

,,See on ilus näide sellest, kuidas ainet saab aatomskaalas kontrollida, et valmistada reaalne seade. Viiskümmend aastat tagasi, kui töötati välja esimene transistor, ei oleks keegi ennustanud kui suurt rolli arvutid meie ühiskonnas mängima saavad. Minnes üle aatomskaalas seadmeteni, siseneme me uude paradigmasse, kus kvantmehaanika lubab sarnast tehnoloogilist asjade segilöömist. Antud uurimuse teebki just huvitavaks selle võimalik rakendamine tulevikutehnoloogiates,” selgitas Simmons.

Sama uurimusgrupp teatas jaanuaris, et nad on töötanud välja fosforist ja ränist koosneva juhtme – kõigest ühe aatomi kõrguse ning nelja aatomi laiuse – mis käitus kui vaskjuhe.

Gerhard Klimeck, kes oli vastutav Purdue Ülikoolis läbi viidud transistori simulatsioonide eest, sõnas, et antud töö on oluline edasiareng, sest see näitab kui väikeseid elektroonilisi komponente üldse valmistada on võimalik.

,,Minu jaoks on see Moore’i seaduse füüsiline piir,” ütles ta. ,,Enam väiksemaks minna pole võimalik.” Oma 0,1 nanomeetrise läbimõõduga vähendaks antud transistor tunduvalt protsessorite suurust, kuid siiski tasuks tähele panna, et läheb mitmeid aastaid, enne kui üheaatomilistel transistoritel põhinevaid protsessoreid reaalselt tootma hakatakse.

Üheaatomilisel transistoril on siiski ka üks tõsine piirang: seadet tuleb hoida väga madala temperatuuri juures – vähemalt vedela lämmastiku temperatuuril ehk umbes -196 C juures. ,,Aatom istub nö kaevus või kanalis, ning selleks, et transistor töötaks, peavad elektronid selles kanalis püsima,” selgitas Klimeck. ,,Kõrgematel temperatuuridel liiguvad elektronid rohkem ning lähevad kanalist välja. Selleks, et see aatom käituks kui metall, tuleb need elektronid kanalis hoida.”

,,Kui keegi töötab välja meetodi, mille abil need elektronid ka ilma madala temperatuurita kanalis püsivad, siis saaks antud meetodit kasutada toatemperatuuril töötava arvuti valmistamiseks. See ongi antud tehnoloogia kasutamise põhiküsimus,” ütles ta.

Kuigi transistoritena käituvaid üksikuid aatomeid on ka varem täheldatud, on see esimene üheaatomiline transistor, mis on valmistatud kontrollitud tingimustes ning suure täpsusega. ,,Struktuuril on isegi markerid, mis võimaldavad teadlastel selle külge klemme kinnitada ning seade pinge alla panna,” ütles Martin Fuechsle, artikli peaautor.

Simmonsi sõnul on see kontroll see, mis võimaldas neil üheaatomilise seadme valmistada. ,,Saavutades selle üksiku aatomi asetuse, oleme me üheaegselt töötanud välja ka meetodi, mille abil saame me asetada mitmeid selliseid seadmeid kontrollitult, viies meid skaleeritavale süsteemile sammu võrra lähemale.

Üheaatomiline transistor võib olla viisiks, mille abil saaks valmistada kvantarvuteid, mis töötavad elektronide ehk kvantinformatsiooni kontrollimise abil. Mõned teadlased on selliste seadmete valmimise osas aga skeptilised.

,,Kuigi see tulemus on skaleeritava ränipõhise arvutiteaduse jaoks suur samm, ei vasta see küsimusele, kas kvantarvutus on võimalik või mitte,” lausus Simmons. ,,Selle küsimuse vastus seisneb selles, kas kvantkoherentsust saab suure hulga kvantbittide juures kontrolli all hoida. Meie poolt välja töötatud tehnoloogia on potentsiaalselt skaleeritav, kasutades samu materjale, mida kasutatakse ränitööstuses, kuid selle küsimuse vastamiseks on vaja rohkem aega.”

Allikas

Teadusartikkel: “A single-atom transistor

Teised selle mõtteraja postitused

  1. Ülikiire säriga pildistamistehnoloogia on teel
  2. Tina-nanokristallidega rikastatud liitium-ioon aku mahutab kaks korda rohkem energiat
  3. Tulevikupilt: kaaluga lõikelaud
  4. Kvantarvutite torujas tulevikustsenaarium
  5. Teadlased leiutasid meetodi kvant-krüptovõtmete vahetamiseks avatud infovõrgus
  6. Teadlased leidsid uue viisi süsiniknanotoru põhiste seadmete probleemide ületamiseks
  7. Tulevikus võib olla võimalik näha mobiiltelefonidega läbi seinade
  8. Efektiivsemad LED pirnid
  9. Teadlased valmistasid ränil kasutamiseks ülipeene juhtme
  10. Grafeeni valmistamine madalal temperatuuril

Räägi meile, mis Sa arvad...


Kommentaarile oma pildi lisamiseks külastage lehekülge gravatar!