Stworzono najmniejszy możliwy tranzystor

Za osiągnięcie, opisane w ostatnim numerze "Nature Physics" odpowiedzialny jest zespół z niemieckiego Freie Universität Berlin, japońskiego NTT Basic Research Laboratories i amerykańskiego U.S. Naval Research Laboratory. Użył on skaningowego mikroskopu tunelowego do stworzenia tranzystora, który składał się z pojedynczej cząsteczki organicznej i naładowanych pozytywnie atomów miedzi. Tak przygotowane "urządzenie" umieścili na szczycie kryształu z arsenku indu, doskonałego półprzewodnika.

Tranzystor ten był w stanie działać stabilnie i przewidywalnie, w odróżnieniu od dotychczas opracowywanych konstrukcji w podobnej skali. Naukowcom udało się osiągnąć ten efekt przez odejście od tradycyjnej metody działania tranzystora. Zamiast, jak w stosowanych obecnie urządzeniach, kontrolować napięcie prądu na bramce, w ich rozwiązaniu zmieniana jest odległość samej bramki (w tym przypadku składającej się z samych atomów).

Osiągnięcie to pozwala przypuszczać, że tak mały tranzystor może być w przyszłości wykorzystany w urządzeniach elektronicznych. W przyszłości, bo na razie takie zachowanie atomów udało się uzyskać w niemal całkowitej próżni i przy temperaturze zbliżonej do zera absolutnego – warunkach trudnych do osiągnięcia w normalnym świecie. Zanim więc taki tranzystor będzie mógł znaleźć zastosowanie w komórkach czy komputerach, trzeba będzie jeszcze poświęcić wiele czasu i badań na jego rozwinięcie.

Tak czy inaczej jednak, międzynarodowy zespół naukowców podkreśla wagę swojego odkrycia. Ważne jest w nim przede wszystkim 100-procentowa skuteczność działania miniaturowego tranzystora i możliwość jego reprodukcji. Według autorów pracy pozwoli to lepiej poznać proces przepływu prądu przez pojedyncze cząsteczki. Umiejętność kontrolowania go, zaznaczają, będzie kluczowa na drodze do zintegrowania molekularnych tranzystorów z obecnie stosowaną technologią.

Aktualnie stosowane tranzystory mają rozmiar ok. 45 nanometrów, a jeden procesor mieści ich nawet kilka miliardów. W technologii cyfrowej służą one do kontrolowania przepływu prądu w rozumieniu zero-jedynkowym. Jeżeli elektrony są przepuszczane przez bramkę, oznacza to 1, jeżeli nie – 0. Na tej najmniejszej składowej współczesnej technologii bazują wszystkie obliczenia wykonywane w każdej sekundzie działania naszych technologicznych gadżetów.

To właśnie liczba tranzystorów w procesorze decyduje o jego szybkości. Zgodnie z powszechnie przyjmowanym za prawdziwe tzw. "prawem Moore'a", zwiększa się ona dwukrotnie co ok. dwa lata. Efekt ten obserwowano z pewnymi modyfikacjami nieprzerwanie od 1965 roku. W ostatnich latach coraz częściej mówi się o tym, że ze względu na ograniczenia narzucane przez fizykę rozwój ten niedługo będzie się musiał zatrzymać. Opisane tu odkrycie pozwala przypuszczać, że nie nastąpi to zbyt szybko.

Jednocześnie jednak oznacza ona, że granicę rozwoju technologii mamy już przynajmniej na horyzoncie. Mniejszego tranzystora zrobić się już nie da.