Transistor a singolo atomo, funziona a temperatura ambiente!

Nel 2012 scrivemmo di un transistor a singolo atomo (un atomo di fosforo) creato da un team di ricercatori di alcuni atenei. Oggi è il Karlsruhe Institute of Technology (KIT), o meglio il fisico Thomas Schimmel e il suo team, ad aver creato un transistor composto da un singolo atomo, ma con una marcia in più.

Al contrario dello studio precedente, questo transistor funziona a temperatura ambiente e consuma pochissima energia. Per quanto riguarda il funzionamento, "questo componente elettronico quantistico commuta la corrente elettrica mediante il riposizionamento controllato di un singolo atomo, adesso anche nello stato solido in un gel elettrolita", spiegano i ricercatori.

transistor singolo atomo
Un transistor a singolo atomo che funziona in un gel elettrolita raggiungendo i limiti della miniaturizzazione. (Foto: Group of Professor Thomas Schimmel/KIT)

"Questo elemento permette la commutazione a energie molto più piccole di quelle delle tradizionali tecnologie al silicio. Stiamo parlando di un fattore di 10.000", ha spiegato il professor Schimmel.

Gli scienziati hanno creato due piccoli contatti metallici. Tra loro c'è un gap ampio quanto un singolo atomo metallico. "Tramite un impulso elettronico di controllo posizioniamo un singolo atomo di argento in questo gap e chiudiamo il circuito", ha affermato Schimmel. "Quando l'atomo di argento viene nuovamente rimosso, il circuito s'interrompe".

Il transistor più piccolo del mondo fa passare (o no) la corrente attraverso il movimento reversibile e controllato di un singolo atomo. Contrariamente ai componenti elettronici quantistici tradizionali, il transistor a singolo atomo non funziona solo a temperature estremamente basse vicino allo zero assoluto, cioè a -273 ° C, ma già a temperatura ambiente. Questo è un grande vantaggio per le applicazioni future.

Il transistor messo a punto dal KIT è basato su un approccio tecnico totalmente nuovo. Consiste esclusivamente di metallo, ossia per crearlo non è stato usato alcun semiconduttore. Questo porta tensioni estremamente basse e perciò a un consumo energetico decisamente ridotto. Finora il transistor a singolo atomo del KIT era stato applicato a un elettrolita liquido, ma ora il team di ricercatori ha progettato una variante capace di lavorare in un elettrolita solido.

Il gel elettrolita è stato prodotto mediante gelificazione di un elettrolita d'argento acquoso con biossido di silicio pirogenico. In questo modo i ricercatori sono riusciti a combinare i vantaggi di un solido con le proprietà elettrochimiche di un liquido garantendo una maggiore sicurezza e una migliore capacità di manipolazione del transistor a singolo atomo.

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