Další triumf nanotechnologie: jediný atom jako tranzistor

Dosáhlo se limitu, po němž bude už nutný přechod na kvantové počítače?

Další triumf nanotechnologie: jediný atom jako tranzistor


Výzkumný tým z University of New South Wales, Purdue University a University of Melbourne sestavil tranzistor tvořený jediným atomem fosforu.
Základem systému je křemíková destička a vlastní funkci tranzistoru zastane atom fosforu. Ten není úplně triviální na povrch křemíku navázat; k dostatečné přesnosti je třeba použít skenovacího tunelového mikroskopu. Samotná vazba atomů fosforu na křemíkový čip vznikla tak, že podklad byl zahříván v přítomnosti fosforovodíku (PH3).
Tranzistory o velikosti atomu se již podařilo vytvořit i v minulosti, unikátní na nové technice má být to, že je vědci s patřičnou „atomovou“ přesností dokázali umisťovat i na čip.
Hlavní problém ovšem je, že atom fosforu takto funguje pouze při teplotě kapalného dusíku (cca -196 0C). Atom totiž sedí v jakémsi kanálku, který je výsledkem konkrétního výrobního postupu. K potřebnému chování je ovšem nutné, aby v příslušném kanálku zůstávaly i elektrony, při vyšší teplotě to ovšem nelze zajistit. Za pokojové teploty budou proto tranzistory tohoto typu fungovat až poté, co někdo vyvine technologii, která elektrony udrží pod kontrolou.

Tranzistor založený na jediném atomu prý dokonce výrazně předhání známý Moorův zákon, z něhož údajně vyplývá, že by taková úroveň miniaturizace měla být dostupná až v roce 2020. Máme ovšem zatím jen prototyp a vůbec není jisté, zda v roce 2012 (nebo dříve) bude technologie opravdu vhodná pro komerční nasazení, protože jen samotný výzkumný projekt vedoucí k fosforového tranzistoru už trval 10 let. Navíc i vlastní definice Moorova zákona se v průběhu času mění.
Nicméně pro rámcové srovnání, nejnovější procesory Intel – Sandy Bridge – mají tranzistory od sebe vzdálené 32 nanometrů. Naopak průměr atomu fosforu je řádově 0,1 nanometrů. Nicméně i toto srovnání je trochu zavádějící, protože z atomů fosforu v roli tranzistorů se dosud nepodařilo sestavit rozsáhlejší, koherentně fungující strukturu.
Věc má ale každopádně i další stránku. Tranzistor o velikosti jediného atomu je vlastně tím nejmenším možným zařízením tohoto typu. Dejme tomu, že se podobné systémy podaří v příštích letech uvést i do reálného provozu. Bude to např. znamenat, že další pokrok už bude muset spoléhat na nejistý, esoterický svět kvantového počítání, kde vůbec nevíme, zda dokážeme sestavit systémy pro běžné využití? Končí tím jedna éra počítačové vědy/technologie?

Stejná skupina výzkumníků mimochodem přednedávnem oznámila i úspěšný vývoj elektrického „nanodrátu“ - také ten se skládá z atomů křemíku a fosforu, je 1 atom vysoký a 4 atomy široký. Fungovat má jako běžný měděný vodič.
Článek o výzkumu vyšel v časopisu Nature Nanotechnology.

Zdroj: ScienceDaily

Úvodní foto: © Péter Mács - Fotolia.com










Komentáře