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单原子!德国开发世界上最小的晶体管

[电线电缆网]德国卡尔斯鲁厄理工学院的托马斯希梅尔教授领导的一个团队开发了一种单原子晶体管——,这是一种量子电子元件,可以操纵电流来控制单个原子的位移,从而实现开关。单原子晶体管可以在室温下工作,消耗很少的电能,这为未来的信息技术开辟了新的应用前景。这一效应已发表在《先辈材料》杂志上。

数字化对能源的需求很大。在工业化国家,信息技术目前使用工业总功率的10%以上。无论是争议机器处理中心还是个人电脑,它仍然使用从洗衣机到智能手机的各种嵌入式应用系统。如今,一个几欧元的USB存储器包含数亿个晶体管。卡尔斯鲁厄理工学院开发的单原子晶体管可以在未来显著提高信息技术的能效。希梅尔教授说,“有了这种量子电子元件,能耗将比传统的硅电子元件低10000倍”。希梅尔教授是卡尔斯鲁厄理工学院单原子电子学和光子研究中心的主任,被称为单原子电子学的先驱。

在发表在《前辈材料》期刊上的一篇论文中,研究人员描述了如何在只有一个金属原子宽度的裂缝之间建立两个微小的金属接触,以达到晶体管目前所能达到的最小极限。希梅尔教授说,“我们在这个裂缝中移动一个银原子通过一个电子控制脉冲来完成电路闭合。当我们再次将银原子移出裂缝时,电路将被切断”,从而在电源接通时实现世界上最小的晶体管的单个原子的可控可逆活动。与传统的量子电子元件不同,单原子晶体管不需要在接近绝对零度的低温下工作。它们总是可以在室温下工作,这对于未来的应用来说是一个决定性的优势。

为了开发单原子晶体管,卡尔斯鲁厄理工学院的研究人员也开发了一种全新的工艺。单原子晶体管完全由金属构成,不含半导体材料。功耗极低,因为所需电压极低。研究人员过去依靠液体电解质来制造单原子晶体管。现在,希梅尔和他的团队第一次教授如何使用固体电解质。通过水溶性银电解质凝胶和气相硅胶电解质的连接,提高了安全性,使单原子晶体管的加工更加容易。

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