Egy atomnyi a világ legkisebb tranzisztora

Egyetlen foszforatomból áll a világ legkisebb tranzisztora, amelynek létrehozását ausztrál kutatók jelentették be.

 

Az egy atomból álló eszközt a Nature Nanotechnology című szakfolyóirat legfrissebb számában ismertették az Új-Dél-Walesi Egyetem, a Purdue Egyetem és a Melbourne-i Egyetem munkatársai.

"A számítógépekhez szükséges chipek mérete egyre zsugorodik a félvezetőiparnak köszönhetően, ami lehetővé teszi, hogy egyre kisebb méretű, ugyanakkor nagyobb teljesítményű számítógépek épüljenek. A határán vagyunk annak, hogy egyedi atomokból készüljenek tranzisztorok" - magyarázta Michelle Simmons kutatásvezető, az Új-Dél-Walesi Egyetem munkatársa januárban, amikor egy atom magasságú, négy atom szélességű vezetékkel először sikerült a hagyományos kábelekhez hasonló módon elektromos töltést továbbítaniuk. A hajszálnál tízezerszer vékonyabb vezeték elektromos tulajdonságai megegyeznek a rézével, így alkalmas a jövő nagyteljesítményű, nanoméretű számítógépeinek felépítésére.

Drót is készült atomi méretben

Az atomi méretű vezetéket pásztázó alagútmikroszkóp (STM) technikát alkalmazva szilícium kristályban feszítették ki úgy, hogy utóbbiba foszforatomokból álló láncot helyeztek. A legújabb kísérletben hat szilíciumatomból álló csoporton belül egyenként cserélték ki a szilíciumatomokat foszforatomokra, így alkották meg az egy foszforatomból álló tranzisztort.

Simmons szerint mostani eredményük gyönyörű demonstrációja annak, hogy atomi méretben kontrollálva az anyagot valódi eszköz hozható létre. Az egyetlen atomból álló tranzisztor gyakorlati hiányossága, hogy mínusz 196 Celsius-fokon kell tartani, hogy az atom elektronjai a hőmozgás miatt ne mozduljanak ki az elfoglalt csatornából.

A nanotranzisztor mellett óriásiak a mai processzorok

A tranzisztorral lefolytatott szimulációt a nanoHUB elnevezésű technológiával végezték el, amely a számítástudományi  nanotechnológiával foglalkozó szakemberek online közösségi kutatóhelye. Gerhardt Klimeck, a szimuláción dolgozó csoport vezetője szerint a kísérlet bemutatja, hogy milyen kis méretekben lehet dolgozni. "Számomra ez Moore törvényének fizikai határa. Ennél kisebbet nem tudunk csinálni" - mondta Klimeck az egy atomos tranzisztorról. A törvényt az Intel társalapítójától származik, és azt mondja ki, hogy másfél évente megduplázódik az egy processzorban található tranzisztorok száma.

A jelenlegi legfejlettebb Intel chip 2.3 milliárd tranzisztort tartalmaz, amelyek 32 nanométerre vannak egyástól. A foszforatom vastagsága azonban csak 0.1 nanométer, így az egyatomos tranzisztorokból még a mainál is kisebb chipeket lehet készíteni. Az áttörés újabb lépést jelent az egészen kisméretű elektronikus eszközök és a kvantumszámítógép felé.