Novi koncept jedno-molekularnog tranzistora

Pored ovih timova, postoji i određen broj timova naučnika koji smatraju da pravi put prevazilaženja limita konvencionalne tranzistorske tehnologije nisu kvalitativno novi pristupi, već tzv. koncepti hibridnih tehnologija – to su tehnologije koje bi predstavljale spoj i maksimalno koristile sve prednosti kako do sada razvijenih silicijumskih tehnologija tako i novih koncepata koji bi omogućili dalju minijaturizaciju integrisanih kola.

Jedna od grupa sa ovakvim pristupom jeste tim naučnika Nacionalnog Instituta za Nanotehnologiju Univerziteta u Alberti, predvođen Dr Robertom A. Volkovom. U svojim istraživanjima oni su se spustili na molekularnu skalu - i uspešno došli do koncepta jednomolekularnog tranzistora.

Kao prvi korak, tim Dr Volkova je uspeo da premosti jednu do sada skoro nepremostivu prepreku – da izgradi silicijumske kristalne strukture sa interkonekcijama od samo jednog molekula i da uspešno demonstrira da je moguće kontrolisano naelektrisati i razelektrisati samo jedan, konkretan, atom na površini silicijumske rešetke, ostavljajući istovremeno okolne atome elektroneutralne. Potom su pokazali da, ako je interkonekcijski molekul dve silicijumske elektrode postavljen susedno do jednog ovakvog “kontrolisanog” atoma, električno polje naelektrisanog atoma izaziva pomeraj energetskih nivoa molekula omogućavajući ili sprečavajući protok struje kroz molekul.

Na ovaj način provodnost interkonekcijskog molekula je u potpunosti kontrolisana naelektrisanjem tog susednog “kontrolisanog” atoma, tj. ostvaren je osnovni tro-terminalni (tranzistorski) efekat na molekularnom nivou. Pri tome je dovoljan samo jedan elektron sa “kontrolnog” atoma da prevede molekul između dve elektrode u stanje „provodan“ ili „neprovodan“. Za ovakvu jednu “akciju”, tj. promenu stanja je u slučaju tranzistora baziranih na konvencionalnoj tehnologiji potrebno oko milion elektrona! Prema tome, integrisana kola koja bi bila izgrađena od tranzistora baziranim na novom konceptu bi trošila daleko manje energije, generisala daleko manje toplote i samim tim bila sposobna da rade daleko većim brzinama.

Pošto da je ovo prva uspešna demonstracija novog tranzistorskog koncepta na sobnim temperaturama (svi dosadašnji slični molekularni eksperimenti su morali biti sprovedeni na temperaturama bliskim apsolutnoj nuli da bi efekti uopšte bili primećeni), potencijal otkrića je zaista ogroman.

Pa ipak, iako ovi rezultati predstavljaju ključni korak ka molekularnoj elektronici, predstoje istraživanja kojima bi se otklonile preostale prepreke i nova tehnologija uvela u upotrebu. Međutim, tim Dr Volkova veruje da će te prepreke biti lako prevaziđene i da će upravo njihova otkrića biti u osnovi rešenja problema sadašnje tranzistorske tehnologije i otvoriti put ka minijaturizaciji elektronike na nanometarskim skalama - nanoelektronici.