Транзистор состоит из шести атомов углерода, помещенных между двумя золотыми электродами. Такой транзистор позволит уменьшить размер микросхем, тем самым повысив их производительность, и снизить энергопотребление, надеются авторы проекта. Однако повсеместное применение таких транзисторов отложено на несколько лет. Во-первых, из собранных образцов рабочими оказываются лишь 15%, во-вторых, пока нет технологии, позволяющей строить микросхемы с использованием таких транзисторов.
Ученые из Йельского университета и Южной Кореи впервые создали молекулярный транзистор, состоящий из шести атомов углерода, помещенных между двумя золотыми электродами. Хотя транзисторы, функция которых заключается в усилении или переключении направления тока, уже много десятилетий являются базовыми структурными элементами, эта разработка, как говорят ученые, является даже не техническим прорывам, а настоящим научным открытием.
Использование такого рода транзисторов позволит значительно миниатюризировать электронные схемы, а также почти исключить потерю энергии.
Следует отметить, что чаще всего ученых занимает именно второй аспект – потеря энергии, которая уходит на нагрев схемы. «Обывателю порой кажется, что конечная цель ученых, работающих с транзисторами – сделать их как можно меньше», - говорит профессор Йельского университета Марк Рид (Mark Reed), участвовавший в разработке транзистора, «в то время как основной проблемой является то, сколько электроэнергии рассеется и как и из чего делать транзисторы, чтобы уменьшить эту потерю».
М. Рид и его коллеги сделали две экспериментальных модели транзистора, одна из которых почти не работает, а другая функционирует нормально. Первая, неработающая модель состоит из восьми атомов углерода, расположенных в линию, по бокам которой располагаются атомы водорода. Целью ее создания была простая демонстрация того, что можно сделать транзистор таких размеров. Электрон проходит через цепочку атомов, но для его продвижения необходимо слишком много энергии и устройство становится неэффективным.
Во втором случае ученые взяли шесть атомов углерода и водорода и разместили их циклически, создав, таким образом, молекулу бензола. В этом случае ток легко течет через нее от одного золотого электрода к другому.
Поскольку атомы углерода образуют кольцо, они легко могут делиться электронами. Это и позволяет току легко течь через транзистор. Современные кремниевые транзисторы достигают размеров 45 нм, некоторые исследователи создавали и еще меньшие работающие образцы. Но когда из них собирается микросхема, она все равно сильно греется из-за энергопотерь. В молекулярном транзисторе атомы углерода образуют кольцо, они легко могут делиться электронами. Это и позволяет току легко течь через транзистор. Использование таких транзисторов поможет, по мнению разработчиков, создать негреющиеся и гораздо более долговечные электронные устройства.
Впрочем, как замечают ученые, хотя это и открытие, но до его применения в производстве электроники еще далеко. Во-первых, нуждается в доработке технология производства – из всех создаваемых М. Ридом и его коллегами транзисторов рабочими оказывается только 15%, что заставляет усомниться в надежности устройства. Во-вторых, необходимо разработать сборку микросхемы, ведь в нее должны входить тысячи таких транзисторов, а как заявляют многие специалисты, такая технология может не появиться еще лет десять. Впрочем, ученые настроены вполне оптимистично. В их планы входит дальнейшая отладка работы устройства и схемы его сборки. Согласно их словам, то, что они разработали «в любом случае является научным прорывом».
На фото: схема транзистора, состоящего из шести атомов.
