Учёные разработали транзистор, способный контролировать отдельные электроны

20 Июля 2015 в 16:30, Сергей Грэй 8 550 просмотров 17

Учёные разработали транзистор, способный контролировать отдельные электроны

Исследователям из Германии, Японии и США удалось создать надёжный транзистор, состоящий всего из одной-единственной молекулы и нескольких дополнительных атомов. Полученный транзистор настолько точен в работе, что способен контролировать поток одиночных электронов. По сути, мы являемся свидетелями появления следующего поколения наноматериалов и миниатюрной электроники.

Для современной электроники транзисторы важны так же, как пища или воздух для человека. Эти крошечные полупроводниковые триоды являются главным компонентом любой электрической схемы. Со временем транзисторы становились всё меньше и меньше, пока не упёрлись в своеобразный предел, дальше которого уменьшить их было попросту невозможно. Разработка международной команды учёных позволит сделать транзисторы ещё меньше, что потенциально приведёт к значительному уменьшению размеров электронных приборов в будущем.

В текущем поколении электроники расстояние между клеммами переключателя транзисторов составляет около 30 атомов. Если уменьшить это расстояние, атомы начнут перепрыгивать с одной клеммы на другую вне зависимости от того, замкнута цепь или нет. Молекулярные транзисторы способны решить данную проблему максимально изящным и эффективным способом.

При создании молекулярного транзистора учёные столкнулись с серьёзной проблемой: как управлять этим компонентом, если состояние «включен или выключен» зависит от положения всего одного электрона. Исследователи из Института электроники твёрдого тела имени Пауля Друде (Германия), Лаборатории фундаментальных исследований (Япония) и Военно-морской исследовательской лаборатории (США) смогли преодолеть все препятствия на своём пути и разработали способ точного контроля над молекулярными транзисторами.

Транзистор собирался при помощи высокостабильного сканирующего туннельного микроскопа. Основой для триода послужил кристалл арсенида индия, на поверхности которого учёные разложили 12 атомов индия в форме шестиугольника, а в центр поместили органическую молекулу фталоцианина. Эта молекула очень слабо связана с кристаллом, поэтому если подвести к ней острие зонда микроскопа и подать напряжение, образуется туннельный переход электронов. Атомы индия являются регуляторами этого процесса и обеспечивают стабильность работы транзистора.

Во время экспериментов учёные отметили один необычный момент: в зависимости от степени своего заряда молекула фталоцианина вела и ориентировала себя совершенно по-разному. Её положение в пространстве оказывало сильное влияние на поток электронов. В данный момент исследователи нацелены на то, чтобы лучше понять этот феномен и разобраться во взаимосвязи между молекулярной ориентацией и проводимостью. Будем надеяться, что у них всё получится и уже совсем скоро персональные компьютеры можно будет уменьшить до размеров почтовой марки.

Учёные разработали транзистор, способный контролировать отдельные электроны

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

17 комментариев

  1. BATOU

    Заверните полкило. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  2. Аноним

    Размером с марку уже есть. Нет нормальных аккумуляторов и системы интегрирующей эти "марки" в нечто большее, чем просто ПК.
    Очевидно, что размеры ПК для человека не станут меньше необходимого минимума для комфортной работы. В этом случае, размер процессора уже потерял значение. (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

    • BOTANICUS

      Не обязательно именно ПК, во многих приборах используют транзисторы (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

    • MITKA

      Думаю, потребление процессора на таких транзисторах будет во много раз меньше, и тогда уже современных аккумов будет хватать намного дольше ;)

  3. sas

    Капитализм на марше, тянет прогресс вперёд (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • mr Vanya

      Даже устройство транзистора не скрывают. Теперь практически любая страна сможет на поверхности кристалла арсенида индия разложить 12 атомов индия в форме шестиугольника, поместить в центр органическую молекулу фталоцианина и управлять затвором с помощью туннельного микроскопа.
      Даже наверняка можно одним микроскопом управлять сразу двумя транзисторами. Прорыв в нанокмпьютерах.

  4. sairon

    Опа в 2020 ждем новую эру копмпьютеров.
    (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  5. andriy125

    А вы прикинте что поменять все транзисторы в наших цп и заменить ими этими, тож в этот самый кристал влезет столько транзисторов что в рази увеличит производительность (проблемой же будет тепловиделение этого метода)

    • mr Vanya

      На первом этапе процессор будет стоить пару миллионов баксов и работать при температурах -100 градусов (тепловые процессы разогрев/перенос для сверхтонких структур губительны) ну и сбоить будет неимоверно (полпроцента транзисторов будут с превышением погрешности позиционирования).
      Но это только но первом этапе. Дальше такие процы будут совершенствоваться по мере завоевания рынка и увеличения спроса.

  6. designer_andrew

    Самый главный вопрос: когда эти научные разработки появятся в реальном производстве электроники? Боюсь, очень долго будем ждать. Intel вот еще выжимает классическую технологию, сначала 10 нм, потом 7 и т.п.

    • mr Vanya

      5нм технологический предел говорят. Дальше надо революционировать куда-то в сторону

      • designer_andrew

        Даже если так, то такими темпами пройдет еще 10-15 лет. А это долго :(

        • mr Vanya

          у меня два компа в активной работе.
          Один с i7 грубо говоря первого поколения (~2009 не уверен) Второй i7 третьего поколения (~2013)
          Нанометры там точно разные. Кроме размеров вентиляторов и возможно потребления электричества разницы вообще не ощущаю. Но это ПК
          В сотиках хотелось бы экономичные но производительные процессоры. Там это важно

          • 1Ze1L

            В работе разницы и не будет видно, если конечно не заниматься тяжёлыми вычислениями. В добавок есть ещё видеокарты со своими процессорами (давно не интересовался, но вроде они по технологиям опережают камни) вот тут для геймеров, разработчиков игр, проектировщиков и др. и будет видна разница. Хотя это всё будет зависеть от матриц в мониторах.

  7. botancik

    + (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  8. cats.can.fly

    Опа, уже и предельный техпроцесс изобрели.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.