Atomarer Transistor

Dieser Artikel wurde den Mitarbeitern der Redaktion Physik zur Qualitätssicherung aufgetragen. Wenn Du Dich mit dem Thema auskennst, bist Du herzlich eingeladen, Dich an der Prüfung und möglichen Verbesserung des Artikels zu beteiligen. Der Meinungsaustausch darüber findet derzeit nicht auf der Artikeldiskussionsseite, sondern auf der Qualitätssicherungs-Seite der Physik statt.

Aufbau des atomaren Transistors

Ein atomarer Transistor bzw. atomares Relais ist ein elektronischer Schalter, der auf wenigen Atomen oder Molekülen basiert.

Aufbau und Funktion

Die von der Universität Karlsruhe hergestellten Prototypen bestehen aus Goldelektroden, die auf ein Trägermaterial wie z. B. Glas oder Silizium aufgebracht wurden. Zwischen Kathode und Anode besteht dabei ein Abstand von 50 bis 100 nm. Auf den beiden Elektroden wird dann solange Silber abgeschieden, bis ihr Kontakt durch 1 Silberatom hergestellt wird. Dieses Atom wird so ausgerichtet, dass es sich zwischen zwei stabilen Positionen bewegen kann, damit der Kontakt entweder vollständig geöffnet oder geschlossen ist. Mithilfe der Spannung zwischen den Anschlüssen Source und Gate kann die Position des Silberatoms derart gesteuert werden, dass sich der Laststromkreis zwischen den Elektroden Drain und Source öffnet oder schließt.

Verwendungszwecke und Vorteile

• Atomare Transistoren werden durch wenige Atome geschaltet, wodurch die Schaltzeiten wesentlich kürzer als bei herkömmlichen Transistoren sind und der Einsatz in der Hochfrequenztechnik ermöglicht wird.
• Das Schalten eines atomaren Transistors ist schon bei Spannungen von einigen Millivolt möglich. Dadurch ist die Leistungsaufnahme dieser elektronischen Bauelemente sehr gering.
• Weil nur wenige Atome oder Moleküle zum Schalten verwendet werden, kann es nur die zwei Schaltzustände „durchlässig“ und „undurchlässig“ geben. Gegenüber stufenlos schaltbaren, halbleiterbasierten Transistoren ist das ein Vorteil bei der Konstruktion von Quantenbauelementen und Quantencomputern.

Weblinks

• Physikalische Erklärung der Funktionsweise von der Universität Karlsruhe
• Karlsruher Wissenschaftler setzen Meilenstein auf dem Weg zur atomaren Elektronik
• Atomarer Transistor aus Pro-Physik.de