Kuantum Elektroniği İle Üretilmiş Dünyanın En Küçük Metal Transistörü

Karlsruhe Institute of Technology’de (KIT), fizikçi Profesör Thomas Schimmel ve ekibi, dünyanın en küçüğü olan tek atomlu bir transistör geliştirdi. Bu transistör sadece metalden oluşmakta ve herhangi bir yarı iletkene ihtiyaç duymuyor. Bu kuantum elektroniği bileşeni, tek bir atomun kontrollü yeniden konumlandırılmasıyla elektrik akımını değiştirebiliyor.  Tek atomlu transistör, oda sıcaklığında çalışabiliyor ve günümüz silikon bazlı transistörlerine oranla 10.000 kat daha az enerji tüketeceği belirtiliyor. Bu gelişme bilgi teknolojisi için tamamen yeni perspektifler açabilir.

Transistör, normal olarak, iletken ve yalıtkanlık arasındaki davranışını değiştirerek elektrik sinyallerine tepki veren ve böylece bir devrenin mekanik çalışmasına benzer şekilde bir devreyi açıp kapatarak yarı iletken bir malzemeden oluşan dijital sistemlerin anahtar bir bileşenidir.  Milyarlarca transistör, dijital hesaplama işleminin temelini oluşturan mantıksal işlemleri gerçekleştirmek için birlikte çalışır.

Sayısallaştırma muazzam miktarda enerji gerektirir: gelişmiş ülkelerde, bilgi teknolojisi şu anda elektrik tüketiminin yüzde ondan daha fazlasından sorumludur. Transistör, bilgi işlem merkezlerinde, PC’lerde, akıllı telefonlarda veya çamaşır makinesinden uçağa birçok uygulama için gömülü sistemlerde dijital veri işlemenin merkezi unsurudur.  Piyasada satılan düşük maliyetli bir USB bellek bile zaten birkaç milyar transistör içerir.

Yükselen işleme gereksinimleri olan portatif ve implante edilebilir elektronik parçalar, daha küçük bileşenleri gerektirir. Elektronik sistemlerin minyatürleştirilmesi artık kuantum ölçeğinde yarı-katı hal transistörünün oluşturulmasıyla boyutsal olarak yeni bir düzeye ulaştı.

Almanya’da bir ekip tarafından geliştirilen transistör, sadece tek bir atomun direnç anahtarlama eylemi ile çalışır, bu da bu işlemin enerji tüketimini geleneksel silikon bazlı elektroniklere kıyasla yaklaşık on bin kez azaltmaktadır. Bunun sebebi kısmen yarı iletken anahtarlama davranışı yerine metal bileşenlere olan bağımlılığıdır, yani çalışmak için çok düşük bir voltaj gerektirmesidir (yaklaşık 10 mV). Ayrıca cihaz üzerindeki gerçek “switch” in, silikon bazlı cihazlar için mümkün olan en küçük kapı uzunluğunun beşte biri civarında olduğu ve cihaz minyatürizasyonu için yeni olasılıkların açıldığı anlamına gelir.

Yeni transistör, bir atomun genişliği ile ayrılmış bir cam alt tabaka (kaynak ve dren elektrotları) üzerindeki iki altın kontaktan oluşur. Boşluğa tek bir gümüş atom eklendiğinde, devre kapanır; kaldırıldığında devre tekrar açılır. Bu şekilde, gümüş atom, devrede akım akışını kontrol etmek için bir anahtar görevi görür (bir kuantum noktası teması). Tersine çevrilebilir manipülasyonu, kontakları birbirine bağlayan elektrolitin içine sokulan ‘geçit’ elektrodundan küçük bir voltajın uygulanmasıyla yönetilir. Özellikle gümüş kullanımı oda sıcaklığında çalışmasını sağlamakta ve mikroamper alanındaki mevcut giriş ve çıkışlar, yüksek sinyal / gürültü oranlarına ve günümüz yarı iletken elektroniğiyle tam uyumluluğa olanak tanımaktadır.

Kaynak:
kit.edu/kit/pi_2018_097_weltkleinster-transistor-schaltet-strom-mit-einzelnem-atom-in-festem-elektrolyten.php
doi.org/10.1002/adma.201801225
Bu yazı hakkında ne düşünüyorsun ?
  • Faydalı 
  • Müthiş 
  • Gereksiz 
  • Normal 
The following two tabs change content below.
İsmail KIYICI
Elektrik-Elektronik mühendisi. Elektrik-Elektronik Mühendisliği'nde yüksek lisans eğitimine devam etmekte. Komhedos.com kurucu ortağı ve yazarı. İlgi alanları nesnelerin interneti (IoT), endüstri 4.0, yapay zeka, savunma sanayi ve yenilenebilir enerji. Eski bir IEEE gönüllüsü.   İsmail'in yazılarını okumak için tıklayınız