科学家研发世界最小单原子晶体管 耗能比传统技术低一万倍

（图源：ScienceDaily）

在Karlsruhe理工学院(KIT)，物理学教授Thomas Schimmel和他的团队已经开发出了世界上最小的单原子晶体管。

这种量子电子元件通过控制单个原子的重新定位来开关电流，现在也处于凝胶电解质的固态状态。

单原子晶体管在室温下工作，耗能非常少，这为信息技术开辟了全新的前景。

关于这种晶体管的文章正在《先进材料》(Advanced Materials)中刊登。

数字化导致能源消耗高。在工业化国家，信息技术目前占总耗电量的10%以上。

晶体管是计算中心、个人电脑、智能手机或嵌入式系统中数字数据处理的核心元素，从洗衣机到飞机的许多应用都使用晶体管。

一种商用的低成本USB记忆棒就已经包含了几十亿个晶体管。

在未来，由Thomas Schimmel教授和他的团队在KIT应用物理研究所(APH)开发的单原子晶体管可能会大大提高信息技术的能源效率。

物理学家和纳米技术专家Schimmel说:“这种量子电子元件使开关能量比传统硅技术小1万倍。”

今年早些时候，被认为是单原子电子学先驱的Schimmel教授被任命为由KIT和ETH Zurich联合建立的单原子电子与光子学中心的联席主任。

在先进材料中，试剂盒研究人员展示了达到微型化极限的晶体管。

科学家们制造了两块微小的金属接触。

在它们之间，有一个像单个金属原子一样宽的缺口。Thomas Schimmel教授解释说:“通过一个电控脉冲，我们将一个银原子放置在这个间隙中并关闭电路。”

“当银原子再次被除去时，电路就中断了。”

世界上最小的晶体管通过单个原子的可控可逆运动来开关电流。与传统的量子电子学组件相比,单原子晶体管不仅能在极低的工作温度——接近绝对零度,例如-273°C下工作，也可以在室温下。

这是未来应用程序的一大优势。

单原子晶体管基于一种全新的技术方法。晶体管完全由金属组成，不使用半导体。这导致只需极低的电压，因此，极低的能源消耗。

到目前为止，KIT的单原子晶体管已经应用了液体电解质。

现在，Thomas Schimmel和他的团队已经设计了一种能在固体电解质中工作的晶体管。

凝胶电解液是将银水电解液与二氧化硅凝胶化而成，它结合了固体的优点和液体的电化学性质。

通过这种方法，提高了单原子晶体管的安全性和处理能力。