Ein Team um Professor Thomas Ximel vom Karlsruher Institut für Technologie hat einen Ein-Atom-Transistor entwickelt, eine quantenelektronische Komponente, die mit Strom eine einzelne Atomverschiebung steuert, um ein Schalten zu erreichen: Einatomige Transistoren arbeiten bei Raumtemperatur und verbrauchen Sehr wenig Energie, die neue Anwendungen für die Informationstechnologie der Zukunft eröffnet, wurde in der Fachzeitschrift Advanced Materials veröffentlicht.
Die Digitalisierung hat einen enormen Bedarf an Energie: In den Industrieländern macht die Informationstechnologie heute mehr als 10% des gesamten industriellen Stromverbrauchs aus, sei es in Rechenzentren, Personal Computern oder Embedded-Anwendungen von Waschmaschinen bis hin zu Smartphones. "Ein paar Euros an USB-Speichern enthalten derzeit Hunderte von Millionen von Transistoren. Die Zukunft der vom Karlsruher Institut für Technologie entwickelten Einzelatom-Transistoren kann die Energieeffizienz der Informationstechnologie deutlich verbessern", sagte Professor Ximel. "Mit dieser quantenelektronischen Komponente Der Energieverbrauch wird 10.000-mal geringer sein als bei herkömmlichen Elektronikbauteilen aus Siliziumtechnologie.Professor Ximel ist Direktor des Zentrums für Single Atomic Electron and Photon Research am Karlsruher Institut für Technologie und gilt als der Pionier der einzelnen atomaren Elektronik.
In einem Aufsatz, der in Advanced Materials veröffentlicht wurde, zeigten die Forscher, wie man zwei winzige Metallkontakte zwischen Lücken mit einer einzigen atomaren Metallbreite schafft, um die minimalen Grenzen zu erreichen, die Stromtransistoren erreichen können, sagt Professor Himmel. "Wir befinden uns in dieser Lücke, indem wir den Puls elektronisch steuern, um ein einzelnes Silberatom zu bewegen, um den geschlossenen Kreis zu schließen. Wenn wir das Silberatom aus dem Spalt entfernen, wird der Stromkreis unterbrochen", so die Kontrolle eines einzelnen Atoms im kleinsten Transistor der Welt. Reversible Bewegung: Im Gegensatz zu herkömmlichen quantenelektronischen Bauelementen müssen Ein-Atom-Transistoren nicht bei Temperaturen nahe Null arbeiten, sie können jederzeit bei Raumtemperatur arbeiten, was für zukünftige Anwendungen von entscheidendem Vorteil ist.
Um einatomige Transistoren zu entwickeln, haben Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie ebenfalls ein völlig neues Verfahren entwickelt: Einatomige Transistoren bestehen komplett aus Metall und enthalten keine Halbleitermaterialien, was zu extrem niedrigen Spannungen führt, wodurch der Energieverbrauch extrem hoch ist. Geringere Forscher verlassen sich bisher auf flüssige Elektrolyte, um monoatomare Transistoren herzustellen Jetzt haben Professor Himmel und sein Team erstmalig das Arbeitsprinzip von Festelektrolyten angewendet und dabei wasserlösliche Silberelektrolytgele mit pyrogenen Kieselgelelektrolyten kombiniert. Verbesserte Sicherheit und einfachere Handhabung von Einzelatom-Transistoren.
