Bell Labs vyvinuli nejmenší tranzistor na světě!

8. října 2001 se vědcům z Bell Labs společnosti Lucent technologies podařilo vyrobit první tranzistor pro tzv. nanoelektroniku. Jedná se o extrémně malé součástky, které mají umožnit levnější výrobu mnohem výkonnějších počítačových čipů. Kanál tohoto tranzistoru je jen jedna molekula! Tyto tranzistory jsou tak malé, že na špendlíkovou hlavičku se jich vejde asi 10 miliónů. Tranzistor je vyroben z neobyčejného organického polovodiče a užívá neobvyklou stavbu, tato technologie může vést k menším, rychlejším a levnějším počítačovým čipům.

První z těchto tranzistorů bylo možné vyrábět pouze v maticích po několika stovkách, ale mohly pracovat pouze společně. Nyní se však stejným vědcům povedlo vyrobit tyto tranzistory na molekulární úrovni tak, aby mohli být ovládány individuálně.
Výkon počítačových tranzistorů obvykle roste se zmenšujícími se tranzistory. Molekulární tranzistory společnosti Lucent je veliký méně než 1/10 prozatím nejmenšího tranzistoru. Federico Capasso řekl: "Tento objev dovede miniaturizaci elektroniky do konečné fáze."
Vědci se již dlouhou dobu snažili najít nějakou alternativu k běžným křemíkovým tranzistorům, protože pokračující miniaturizace již pomalu vyčerpala technické možnosti, protože byla dosažena fyzikální hranice a další zmenšování polovodičů, založených na křemíkové technologii, by již v brzké budoucnosti nebylo možné.
Několik vědců se zaměřilo na vývoj nano tranzistorů, kde by jen několik molekul nebo dokonce jen jedna plnily funkci hradla. Nano-tranzistory spol. Lucent jsou velké zhruba jeden nanometr(jedna biliontina metru). Jsou vyrobeny za použití organického polovodiče(na bázi uhlíku) "thiolu". (Thiol má obecný vzorec R-SH, kde R je nějaký organický prvek, S je síra a H je vodík).

Hlavním problémem výroby nanotranzistorů je výroba elektrod, které jsou odděleny jen několika málo molekulami a připojení kontaktů k drobným přístrojům. Vědci z Bell Labs dokázali překonat tyto překážky použitím samo-montážních technik.
Vědci nařezali drážky do silikonové destičky a nanesli tenkou vrstvu zlata, které plní funkci jedné ze tří elektrod tranzistoru. Pak namočili destičku do roztoku, který obsahoval směs molekul thiolu a nějakých nečinných organických molekul a nechali destičku uschnout. Důvod přidání nečinných organických molekul byl zmírnit koncentraci thiolu. Následkem odpaření, vznikla na zlaté elektrodě tenká vrstvička přesně jednu molekulu tlustá. Opatrným upravováním poměru molekul thiolu a nečinných molekul, byli vědci schopni zaručit, že na povrchu zlaté elektrody bude přesně jedna aktivní molekula. Pak nanesli další tenkou vrstvičku zlata a vytvořili další elektrodu tranzistoru. Třetí elektrodu vytvořili na jedné straně křemíkové drážky.
"Je vlastně nemožné připojit tři elektrody k mikroskopicky malé molekule," řekla Bao. "Vyřešili jsme tento problém tak, že jsme nechali molekuly, aby si sami našly tyto kontakty a připojily se k nim, tento proces nazýváme samo-montáží."
Chemická samo-montáž je poměrně jednoduchá a velmi levná záležitost, na rozdíl od křemíku, nevyžaduje naprostou čistotu místnosti .
"Naše experimenty ukázaly, že je možné vyrobit tranzistorový efekt(jev) pomocí jedné molekuly bez náročných výrobních postupů," řekl Schon.
S využitím dvou nanotranzistorů, vyrobili vědci z Bell Labs. investor, standardní elektronickou součástku, běžně užívanou v počítačových čipech ke konverzi logických úrovní "1" a "0". Tento úspěch dokazuje, možnost využití těchto součástek k výrobě mikroprocesorů a paměťových čipů. Nanotranzistor je schopný spínat se naprosto stejně jako všechny dnes používané tranzistory.

Zajímavost:
Roku 1947 sestrojili William Shockley, John Bardeen a Walter Brattain vůbec první tranzistor právě v Bell Labs. Roku 1956 získali tito vědci Nobelovu cenu za fyziku. Právě vědci z Bell Labs. po dlouhou dobu pomáhali vývoji tranzistorů, dělali je menšími, rychlejšími a výkonnějšími. Vývojová křivka vrcholí posledním vynálezem nanotranzistoru.
Vědci z Bell Labs. získali zatím celkem 6 Nobelových cen, 9 U.S. cen za vědu a 6 U.S. cen za technologii.
Bell Labs. je vedoucí laboratoří na poli komunikační techniky a vlastní více než 28 000 patentů získaných od roku 1925.
Před nedávnou dobou, koupila společnost Lucent tech. právě Bell Labs. a zajistila si tak vedoucí postavení na poli výrobců komunikačních technologií.

Další informace lze získat na internetu:
Bell Labs.: http://www.bell-labs.com
Lucent tech.: http://www.lucent.com

Další články o nanotechnologii:
http://www.sciencexpress.org