Новый молекулярный транзистор может контролировать одиночные электроны

Новый молекулярный транзистор может контролировать одиночные электроны

Исследователям из Германии, Японии и США удалось создать крошечный, работающий транзистор, собранный из одной молекулы и дюжины дополнительных атомов. Как сообщается, транзистор работает настолько точно, что может контролировать поток одиночных электронов, что прокладывает путь для следующего поколения наноматериалов и миниатюрной электроники.

Для увеличения мощности электроники, нужно чтобы транзисторы становились все меньше и меньше. Тем не менее, существует физический предел нынешних кремниевых транзисторов. Один атом кремния около имеет половины нанометра в диаметре, а это означает, что в нынешнем поколении электроники клеммы переключателя разделены всего лишь 30 атомами. После того как этот показатель упадет до однозначных чисел, транзисторы станут неоперабельными, так как невозможно будет контролировать переходы электронов. 
Крошечные молекулярные транзисторы, гораздо меньшие, чем те, которые находятся в наших компьютерах (всего два нанометра), уже созданы, но проблема в том, что исследователи не знают, как надежно управлять ими. Это очень сложно, так как они настолько малы, что состояние вкл / выкл зависит от расположения одного электрона.
Международная команда, состоящая из представителей Института электроники твердого тела Поа Друде (PDI), Свободного университета Берлина (FUB), Лаборатории фундаментальных исследования Японии (NTT-BRL) и научно-исследовательской лаборатории ВМС США, создала молекулярный транзистор, который осуществлять точный контроль электронов, открывая путь для миниатюрной электроники.
Сегодняшние транзисторы строятся сверху вниз, и основная часть кремния постепенно вытравляется в нужную схему. Молекулярный транзистор должен быть построен снизу вверх, путем сборки одиночных атомов в лаборатории. Это очень точный процесс, который может сделать транзисторы очень надежными, несмотря на их маленький размер.
Стефан Фолч и его команда построили свой транзистор, используя высокостабильный сканирующий туннельный микроскоп. Устройство было собрано из кристалла арсенида индия и 12 атомов индия, расположенных в гексагональной форме с молекулой фталоцианина по центру.
Как объясняют ученые, центральная молекула слабо связана с поверхностью кристалла, поэтому, когда запускается напряжение и кончик микроскопа расположен очень близко к молекуле, одиночные электроны могут туннелировать между поверхностью кристалла и кончиком микроскопа. Положительно заряженные атомы вокруг молекулы работают как затворы транзистора, регулируя поток электров, что ведет к формированию надежного молекулярного транзистора.

Необычным открытием стало то, что молекулы ориентируются в разных направлениях, в зависимости от заряда, а это сильно влияет на движение электронов. В настоящее время исследователи пытаются лучше понять этот феномен и связь между ориентацией молекул и проводимостью. Если у них это получится, то они могут начать работу над созданием  молекулярных наноструктур с точным контролем одиночных электронов.

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top