Už letos místo roku 2020

Podle předpovědi by měla být technologie spínacích prvků – tranzistorů – založených na pouhém jednom atomu dostupná v roce 2020. Vědci z univerzity v Australském Novém Jižním Wellsu pod vedením Michelle Y. Simonsové to ale dokázali už letos. Oproti požadovanému datu máme tedy dostatečný náskok, abychom tuto technologii zvládli na komerční bázi a brzo uvedli do praxe. Panu Moorovi pro radost.

Není atom jako atom

Technologie, jak vyrobit jednoatomový tranzistor není úplně nová, nový je způsob, jak naprosto precizně umístit ten atom na křemíkový podklad. Plácnout atom plus mínus pár mikronů, není totiž zase až tak složité, ale vytvořit přesnou strukturu atomu a elektrod dokázal poprvé až australský tým.

 Základem je křemíková destička, běžně používaná při výrobě čipů. Její povrch výzkumníci pokryli tenkou vrstvou vodíku. Potom pomocí řádkovacího tunelového mikroskopu odpařili vodíkovou vrstvu na místech pro elektrody a též uprostřed, na pouhém 3x2 atomu velkém obdélníků, určeném pro umístění atomu – tranzistoru. Následně umístili destičku do komory s PH₃ a plyn zahřáli. Díky tomu se začaly atomy fosofru vázat na křemíkový podklad. Políčko 3x2 atomy křemíku uprostřed je přitom přesně akorát pouze pro jeden atom fosforu. Výsledkem je struktura na obrázku vpravo. 

Zvětšit obrázek a další podrobnosti zde

Kredit: Martin Fuechsle, Nature nanotechnology

 Přivedením napětí na jednu dvojici elektrod potom buďto umožníme, nebo zamezíme průchodu náboje před atom a druhou dvojici elektrod. V podstatě vnějším napětím „pootočíme“ atom tak, aby jeho elektrické vlastnosti buďto umožnil průchod náboje, anebo ne. Velmi jednoduché a velmi účinné. Celá věc má ale dva háčky. Ten první je, že to funguje pouze při teplotě 1K, zatímco počítač by měl fungovat při teplotě pokojové, o nějakých 300K vyšší. A ten druhý je v tom, že vyrobit jeden takovýto tranzistor dá poměrně velkou práci pro celý tým vědců a v počítačích jsou dnes miliardy a miliardy tranzistorů. Takže je ještě co zlepšovat, ale na druhou stranu, máme osm let náskok... 

Prameny: Martin Fuechsle, Jill A. Miwa, Suddhasatta Mahapatra, Hoon Ryu, Sunhee Lee, Oliver Warschkow, Lloyd C. L. Hollenberg, Gerhard Klimeck a Michelle Y. Simmons.:  A single-atom transistor, Nature nanotechnology, 2012.