Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Weltweit erster atomarer Transistor entwickelt

15.08.2006
Karlsruher Wissenschaftler setzen Meilenstein auf dem Weg zur atomaren Elektronik

Bauteile technischer Geräte werden immer kleiner. Auf dem Weg der Miniaturisierung hat die Industrie den Mikrometerbereich hinter sich gelassen - inzwischen gibt es elektronische Bauteile, die zwischen 70 und 100 Nanometer groß sind. Wissenschaftler der Universität Karlsruhe haben nun den weltweit ersten atomaren Transistor entwickelt - ein Meilenstein auf dem Weg zur atomaren Elektronik. Damit sind die Karlsruher Wissenschaftler in der Lage, einen Stromkreis mit Hilfe eines einzigen Atoms zu öffnen und zu schließen. "Der Einzelatom-Transistor funktioniert durch die kontrollierte Umlagerung eines einzigen Silberatoms", erklärt Professor Dr. Thomas Schimmel, der mit seiner Arbeitsgruppe am DFG-Centrum für Funktionelle Nanostrukturen (CFN) der Universität und am Forschungszentrum Karlsruhe beteiligt ist. Schimmel: "Bei der Entwicklung haben wir einen weltweit neuen Ansatz realisiert."

Das Bauteil funktioniert wie ein Schalter, durch den ein elektrischer Stromkreis geöffnet und geschlossen werden kann: Auf zwei Metallelektroden, zwischen denen eine winzige Lücke den Stromkreis unterbricht, wird so lange Silber abgeschieden, bis ein einzelnes Silberatom die beiden Pole verbindet. Dadurch wird der Stromkreis geschlossen und Strom fließt. Schimmel: "Dieses Atom lassen wir hin- und herklappen, sodass der Stromkreis entweder geöffnet oder geschlossen ist." Der Zustand des "klappbaren Atoms" wird über eine unabhängige dritte Elektrode kontrolliert. Wie bei einem konventionellen Transistor kann so der Strom zwischen zwei Elektroden durch eine außen angelegte Steuerspannung ein- und ausgeschaltet werden. Schimmel: "Der atomare Transistor ist damit realisiert." Abbildung 1 verdeutlicht die Funktionsweise.

Die Perspektiven für den Einzelatom-Transistor schätzt Schimmel als spannend ein: "Unsere gesamte Computer- und Informationstechnologie beruht auf der einfachen Fähigkeit, einen Strom von A nach B durch eine unabhängige Steuerelektrode C schalten zu können." Da das "Brücken-Atom" das einzige bewegliche Teil des Einzelatom-Transistors ist, könnte er im Vergleich zu herkömmlichen Technologien prinzipiell auch bei extrem hohen Frequenzen arbeiten. Darüber hinaus lassen sich atomare Transistoren laut Schimmel bereits mit einer Spannung von wenigen Millivolt schalten, was den Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Transistoren auf Halbleiterbasis deutlich senken würde. Schimmel: "Entscheidend aber ist, dass sich zwischen dieser 'Atomaren Elektronik' einerseits und der 'Makrowelt' mit konventioneller Elektronik andererseits ganz einfach Schnittstellen einrichten lassen." So können mit dem Strom, der durch ein einzelnes Transistor-Atom fließt, über einen konventionellen Operationsverstärker mühelos elektrische Geräte geschaltet werden. Schimmels Entwicklung eröffnet als erster Transistor auf der Skala einzelner Atome faszinierende Perspektiven in Richtung atomarer Elektronik und maßgeschneiderter quantenelektronischer Systeme ("Quantum System Engineering") bei Raumtemperatur.

Funktionsweise eines Transistors

Ein Transistor ist ein elektronisches Bauelement zum Schalten und Verstärken elektrischer Ströme und Spannungen. Im Gegensatz zu einem einfachen Schalter wird der Transistor durch eine extern angelegte, unabhängige Steuerspannung bedient. Die bisher gängigen Transistoren bestehen aus Halbleitermaterialien. Die Arbeitsgruppe um Professor Dr. Thomas Schimmel hat mit dem entwickelten Einzelatom-Transistor einen weltweit neuen Ansatz gefunden.

Weitere Informationen:
Dr. Gerd König
DFG-Centrum für Funktionelle Nanostrukturen der Universität Karlsruhe (TH)
Telefon: 0721/608-3409
E-Mail: gerd.koenig@cfn.uni-karlsruhe.de

Dr. Elisabeth Zuber-Knost | idw
Weitere Informationen:
http://www.presse.uni-karlsruhe.de/6163.php
http://www.cfn.uni-karlsruhe.de/web/index.php?tabId=104

Weitere Berichte zu: Einzelatom-Transistor Transistor

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Neue Harmonien in der Optoelektronik
21.07.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Von photonischen Nanoantennen zu besseren Spielekonsolen
20.07.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten