Un transistor mono-atome qui fonctionne à température ambiante!
Le dispositif mis au point par le professeur Thomas Schimmel et son équipe à l’Institut de physique appliquée (APH) commute le courant électrique par le repositionnement contrôlé d’un atome unique dans un gel d’électrolyte. « Le transistor mono-atome fonctionne à température ambiante et consomme très peu d’énergie ce qui ouvre de nouvelles perspectives dans l’informatique » a déclaré l’équipe.
«Cet élément d’électronique quantique permet des niveaux d’énergies de commutation de 10.000 fois inférieures à celles des technologies silicium classiques», explique le professeur Schimmel, qui mène des recherches à l’APH, à l’Institut de nanotechnologie (INT) et au Centre de recherche sur les systèmes énergétiques ( MZE) du KIT. Au début de l’année, le professeur Schimmel, considéré comme le pionnier de l’électronique mono-atome, a été nommé co-directeur du Centre pour l’électronique et la photonique à un seul atome créé conjointement par KIT et ETH Zurich.
Les scientifiques ont réalisé deux minuscules contacts métalliques avec un intervalle de la largeur d’un seul atome de métal et l’ont testé avec des courants source-drain compris entre 1 et 8 μA. « Par une impulsion de commande électrique, nous positionnons un seul atome d’argent dans cet espace et fermons le circuit », a déclaré Schimmel. « Lorsque l’atome d’argent est retiré, le circuit est interrompu. »
Le plus petit transistor du monde commute le courant par le mouvement réversible contrôlé d’un seul atome. Contrairement aux composants électroniques quantiques classiques, le transistor à un seul atome ne fonctionne pas seulement à des températures extrêmement basses proches du zéro absolu, à savoir -273 ° C, mais déjà à température ambiante. C’est un gros avantage pour les applications futures.
Le transistor mono-atome est également constitué de métal et ne comporte pas de semi-conducteurs. Cela se traduit par des tensions électriques extrêmement faibles et, par conséquent, une consommation d’énergie extrêmement faible. Les dispositifs précédents développés au KIT ont utilisé un électrolyte liquide, mais la nouvelle version utilise un électrolyte solide.
L’électrolyte sous forme de est produit en gélifiant un électrolyte d’argent aqueux avec du dioxyde de silicium pyrogène. Il combine les avantages d’un solide avec les propriétés électrochimiques d’un liquide. De cette manière, la sécurité et la manipulation du transistor à atome unique sont améliorées.
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