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德国开发出世界最小单原子晶体管

发布时间:2021-02-26 09:34:48 阅读量:339次

德国卡尔斯鲁厄理工学院的研究团队开发了由原子构成的量子晶体管,可以在室温下运行。该成果已刊登在《先进材料》杂志上。YJCesmc

这项研究开启了计算能力和效率的新篇章。控制电子信号传输的晶体管是现代电子产品的基础。半个多世纪以来,晶体管尺寸和能耗的稳定下降一直是推动计算能力增长的基本动力。YJCesmc

德国研究团队最关注的声明是,新型晶体管可以在室温下运行,目前大多数量子计算机只能在超低温环境下运行,提高了维护难度。YJCesmc

数字化对能源有很大的需求,在工业化国家,信息技术目前用电量占整个工业用电量的10%以上,无论是计算机处理中、个人还是从服装机到智能手机的各种嵌入式应用系统。YJCesmc

现在几欧元的USB内存中含有数亿个晶体管。卡尔斯鲁厄理工学院开发的单原子晶体管将来可以显着提高信息技术的能源效率,希梅尔教授说:有了这个量子电子部件,能源消耗量将低于传统硅技术电子部件的1万倍。希梅尔教授是卡尔斯鲁厄理工学院单原子电子和光子研究中心的主任,被称为单原子电子学的先驱。YJCesmc

在《先进材料》杂志上刊登的论文中,研究人员介绍了如何在只有单一金属原子宽度的间隙中构筑两个小金属触点,实现晶体管能够达到的最小限度。希梅尔教授说:我们在这个间隙通过电子控制脉冲移动单个银原子,完成电路关闭的银原子从间隙中移动,电路被切断,实现了世界上最小的晶体管在接通电源的情况下单个原子的可逆运动。YJCesmc

不同于传统的量子电子元件,单原子晶体管不需要在接近绝对零度的低温条件下工作,可以一直在室温下工作,这是未来应决定性优势。YJCesmc

为了开发单原子晶体管,卡尔斯鲁厄理工学院的研究人员开发了新的技术,单原子晶体管完全由金属构成,不包括半导体。结果是所需电压极低,能耗也极低。YJCesmc

研究人员在制作单原子晶体管之前需要依靠液体电解质,现在希梅尔教授及其团队首次应用固体电解质的工作原理,通过水溶性凝胶和热氧化硅凝胶YJCesmc

与大多数量子计算领域的研究相同,这种新技术在实用计算机中需要几年时间。新型晶体管使用金属而不是半导体材料,意味着不能简单地整合到传统的计算结构中。