Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Tranzystor na pojedynczym elektronie

Recommended Posts

Zespół pracujący pod kierunkiem uczonych z University of Pittsburgh zbudował tranzystor stworzony za pomocą pojedynczego elektronu. Główny komponen tranzystora, wysepka o średnicy zaledwie 1,5 nanometra, działa dzięki dodaniu jednego lub dwóch elektronów. Taka konstrukcja może też posłużyć do tworzenia nowej klasy materiałów, jak np. nie spotykanych w naturze nadprzewodników. W takich materiałach wysepka byłaby sztucznym jądrem atomu.

Nowy tranzystor jest dziełem Jeremy'ego Levy oraz jego zespołu, w skład którego wchodzili naukowcy z University of Pittsburgh, University of Wisconsin, HP Labs oraz brazylijskiego Uniwersytetu Stanowego w Campinas.

Uczeni nazwali swoją konstrukcję SketchSET (sketch-based single-electron transistor). Nazwa pochodzi od opracowanego w 2008 roku przez Levy'ego urządzenia, które działa jak mikroskopijna zabawka Etch A Sketch.

SketchSET to pierwszy tranzystor jednoelektronowy zbudowany całkowicie z tlenków. Wysepka, o której była wcześniej mowa, może przechowywać do dwóch elektronów. W zależności od tego, czy i ile elektronów się w niej znajduje, zmieniają się jej właściwości przewodzące. Od wysepki odchodzą przewody transportujące elektrony.

Jedną z głównych zalet jednoelektronowego tranzystora jest jego duża wrażliwość na ładunek elektryczny. Inna to występowanie ferroelektryczności, co pozwala na użycie konstrukcji w roli pamięci nieulotnej. Ponadto w nanoskali ferroelektryczność może być wrażliwa na zmiany ciśnienia, a to być może umożliwi skonstruowanie urządzeń służących jako nanoczujnik reagujący na ładunki elektryczne i zmiany ciśnienia.

Share this post


Link to post
Share on other sites

jak tak czytam o drążeniu w atomie ( na czym się nie znam ni w zą;) to przypomniała mi się inspirująca koncepcja o tym że świat został zaprojektowany jako wielki komputer

Share this post


Link to post
Share on other sites

Czy został zaprojektowany to temat dla filozofów i teologów, ale Wszechświat, owszem, jest gigantycznym komputerem kwantowym.

 

W sensie: jest zdeterminowany? Jeśli zasada nieoznaczoności usuwa determinację to nie jest komputerem ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Obliczenia w takim komputerze to bezpośredni wynik działania praw fizyki kwantowej. A te nie są deterministyczne.

 

Nie jestem pewien czy można powiedzieć, że Wszechświat cokolwiek liczy.

W jakim sensie jest komputerem?

Share this post


Link to post
Share on other sites

W takim sensie to wszystko jest komputerem, więc to chyba bez sensu. Tak samo można powiedzieć ze kropla wody to komputer.

No to powodzenia w liczeniu życzę.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ehm. Pierwsze eksperymentalne qubity to właśnie były mikroskopijne krople różnych substancji. Jak widać, liczono z powodzeniem, bo prac nad technologią nie przerwano.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ehm. Pierwsze eksperymentalne qubity to właśnie były mikroskopijne krople różnych substancji. Jak widać, liczono z powodzeniem, bo prac nad technologią nie przerwano.

 

Zwykle mówiąc: Układ Słoneczny/Wszechświat to jeden wielki zegar/komputer odnoszono się do jego obserwowalnego determinizmu - pływy, pory roku, wschody i zachody gwiazd, etc.

 

Zatem, ponawiam pytanie: Co (według Ciebie) oznacza to zdanie?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jeśli zamiast słowa "determinizm" podstawisz "podobieństwo działania", dostaniesz odpowiedź. Dodatkowo zauważ, że im bardziej zaawansowana technologia obliczeniowa, tym mniej fizycznej ingerencji w materię. (Najpierw były zębatki maszyny różnicowej, teraz mamy wytrawianie odrobiny zbędnego materiału w układach scalonych, a qubity to po prostu wydzielone grupki atomów.)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jeśli zamiast słowa "determinizm" podstawisz "podobieństwo działania", dostaniesz odpowiedź.

 

Zatem: mówiąc: Wszechświat to jeden wielki komputer odnosimy się do jego obserwowalnego podobieństwa działania.

 

To zdanie jest dla mnie dalej niezrozumiałe.

 

 

Dodatkowo zauważ, że im bardziej zaawansowana technologia obliczeniowa, tym mniej fizycznej ingerencji w materię. (Najpierw były zębatki maszyny różnicowej, teraz mamy wytrawianie odrobiny zbędnego materiału w układach scalonych, a qubity to po prostu wydzielone grupki atomów.)

 

Jest dla mnie wielce dyskusyjne, czy zębatka (od biedy wyrezana pięściakiem z kości morsa) to większa ingerencja w materię niż precyzyjnie hodowanie,domieszkowane,cięcie,naświetlanie,trawienie super czystego materiału.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      O grafenie piszemy od lat, a przed kilkunastoma miesiącami informowaliśmy o powstaniu grafanu. Teraz do rodziny dołączył trzeci jej członek - grafyn.
      Symulacje komputerowe przeprowadzone przez niemieckich uczonych wskazują na możliwość istnienia pojedynczej warstwy atomów węgla, które jednak nie muszą być ułożone w kształcie sześciokąta, a mogą przyjmować bardzo różne formy. Nowy materiał może być zatem znacznie bardziej elastyczny niż grafen.
      Jak pamiętamy, energia elektronów poruszających się w grafenie jest wprost proporcjonalna do momentu pędu. Gdy energie takich elektronów przedstawimy na trójwymiarowym wykresie otrzymamy stożek Diraca. Te unikatowe właściwości grafenu powodują, że elektrony zachowują się w nim tak, jakby nie miały masy, co pozwala im na poruszanie się z niezwykle dużą prędkością, a to może być bardzo pożądaną cechą np. w elektronice.
      Grafyn tym różni się od grafenu, który ma pojedyncze lub podwójne wiązania, iż tworzy podwójne i potrójne wiązania, a atomy węgla nie układają się heksagonalnie.
      Niemieccy uczeni, wśród nich chemik Andreas Görling z Uniwersytetu Erlangen-Nuremberg, prowadzili komputerowe symulacje trzech różnych wzorców, w jakie mogą układać się atomy węgla w grafynie i odkryli, że we wszystkich mamy do czynienia ze stożkiem Diraca. Jednak, co ważniejsze, okazało się, że jeden z badanych wzorów 6,6,12 grafyn, w którym atomy węgla charakteryzuje prostokątna symetria, przewodzi elektrony tylko w jednym kierunku. Taki materiał nie potrzebowałby domieszkowania innymi pierwiastkami, by wykazywać właściwości pożądane w elektronice.
      W przeszłości uzyskiwano już niewielkie skrawki grafynu. Teraz niemieckie badania dowiodły, że warto pracować nad tym materiałem i różnymi jego odmianami.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wynikiem współpracy uczonych z Purdue University, University of New South Wales i University of Melbourne jest najmniejszy tranzystor na świecie. Urządzenie zbudowane jest z pojedynczego atomu fosforu. Tranzystor nie tyle udoskonali współczesną technologię, co pozwoli na zbudowanie zupełnie nowych urządzeń.
      To piękny przykład kontrolowania materii w skali atomowej i zbudowania dzięki temu urządzenia. Pięćdziesiąt lat temu gdy powstał pierwszy tranzystor nikt nie mógł przewidzieć, jaką rolę odegrają komputery. Teraz przeszliśmy do skali atomowej i rozwijamy nowy paradygmat, który pozwoli na zaprzęgnięcie praw mechaniki kwantowej do dokonania podobnego jak wówczas technologicznego przełomu - mówi Michelle Simmons z University of New South Wales, która kierowała pracami zespołu badawczego.
      Niedawno ta sama grupa uczonych połączyła atomy fosforu i krzem w taki sposób, że powstał nanokabel o szerokości zaledwie czterech atomów, który przewodził prąd równie dobrze, jak miedź.
      Gerhard Klimeck, który stał na czele grupy uczonych z Purdue prowadzących symulacje działania nowego tranzystora stwierdził, że jest to najmniejszy podzespół elektroniczny. Według mnie osiągnęliśmy granice działania Prawa Moore’a. Podzespołu nie można już zmniejszyć - powiedział.
      Prawo Moore’a stwierdza, że liczba tranzystorów w procesorze zwiększa się dwukrotnie w ciągu 18 miesięcy. Najnowsze układy Intela wykorzystują 2,3 miliarda tranzystorów, które znajdują się w odległości 32 nanometrów od siebie. Atom fosforu ma średnicę 0,1 nanometra. Minie jeszcze wiele lat zanim powstaną procesory budowane w takiej skali. Tym bardziej, że tranzystor zbudowany z pojedynczego atomu ma bardzo poważną wadę - działa tylko w temperaturze -196 stopni Celsjusza. Atom znajduje się w studni czy też kanale. Żeby działał jak tranzystor konieczne jest, by elektrony pozostały w tym kanale. Wraz ze wzrostem temperatury elektrony stają się bardziej ruchliwe i wychodzą poza kanał - wyjaśnia Klimeck. Jeśli ktoś opracuje technikę pozwalającą na utrzymanie elektronów w wyznaczonym obszarze, będzie można zbudować komputer działający w temperaturze pokojowej. To podstawowy warunek praktycznego wykorzystania tej technologii - dodaje.
      Pojedyncze atomy działające jak tranzystory uzyskiwano już wcześniej, jednak teraz po raz pierwszy udało się ściśle kontrolować ich budowę w skali atomowej. Unikatową rzeczą, jaką osiągnęliśmy, jest precyzyjne umieszczenie pojedynczego atomu tam, gdzie chcieliśmy - powiedział Martin Fuechsle z University of New South Wales.
      Niektórzy naukowcy przypuszczają, że jeśli uda się kontrolować elektrony w kanale, to będzie można w ten sposób kontrolować kubity, zatem powstanie komputer kwantowy.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Uczeni z University of Manchester wpadli na pomysł, który przybliża moment praktycznego wykorzystania grafenu do budowy komputerów. Grafen jest bardzo obiecującym materiałem, ale sprawia on spory kłopot, gdy... przewodzi elektrony zbyt dobrze. To powoduje, że dochodzi do olbrzymich wycieków prądu z grafenowych urządzeń.
      Co prawda specjaliści zaprezentowali już pojedyncze grafenowe tranzystory, które pracują z częstotliwością nawet do 300 GHz, ale wycieki prądu powodują, że tranzystory takie nie mogą być zbyt gęsto upakowane. Natychmiast uległyby bowiem stopieniu.
      Naukowcy z Manchesteru zaproponowali interesujące rozwiązanie problemu. Ich zdaniem należy stworzyć grafenową diodę tunelującą.  W diodzie takiej elektrony tunelują się pomiędzy metalicznymi warstwami za pośrednictwem rozdzielającego je dielektryka.
      Doktor Leonid Ponomarenko, który stał na czele zespołu badawczego, mówi: Stworzyliśmy projekt nowej grafenowej elektroniki. Nasze tranzystory pracują dobrze. Myślę, że można je jeszcze udoskonalić, zminiaturyzować i przystosować do pracy z zegarami taktowanymi z częstotliwościami subterahercowymi.
      Nowe podejście zakłada połączenie warstw grafenu, azotkuboru i disiarczku molidenu. Tranzystory układa się warstwa po warstwie.
      Profesor Geim, jeden z wynalazców grafenu, mówi, że projekt takiego tranzystora to bardzo ważne wydarzenie, ale jeszcze ważniejsze jest prawdopodobnie wykazanie, iż można w skali atomowej układać warstwy.  Drugi wynalazca grafenu, profesor Novoselov dodaje, iż tranzystor tunelowy to jeden z niewyczerpanej gamy urządzeń, które mogą powstać za pomocą układania warstwami.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine odkryli, w jaki sposób lizozym z łez unieszkodliwia o wiele większe od siebie bakterie. Okazuje się, że enzym dysponuje "szczękami", za pomocą których przegryza się przez rzędy ścian komórkowych.
      Szczęki odgryzają ściany komórkowe bakterii, które próbują się dostać do oczu i wywołać infekcję - tłumaczy prof. Gregory Weiss. Lizozym można porównać do buldoga, który nie chce odpuścić, uczepiwszy się nogawki czyichś spodni. Zasadniczo wycina sobie drogę przez ścianę komórkową bakterii.
      Weiss i prof. Philip Collins rozszyfrowali zachowanie białka, budując jeden z najmniejszych na świecie tranzystorów - 25-krotnie mniejszy od stosowanych w laptopach czy smartfonach. Pojedyncze lizozymy przytwierdzano do obwodu.
      Nasze obwody są mikrofonami wielkości molekuły. To jak stetoskop do osłuchiwania serca, z tym że my słuchaliśmy pojedynczej cząsteczki białka - opowiada Collins.
      Naukowcy przyczepili cząsteczkę enzymu do przymocowanej do obwodu elektrycznego węglowej nanorurki. Kiedy przepuszczono przez niego prąd, nanorurka utworzyła miniaturowy mikrofon. Dzięki temu dało się podsłuchiwać enzym w czasie "przegryzania".
      W miarę jak lizozym przemieszcza się po powierzchni bakterii, wykonuje "chapnięcia", które są połączone z ruchem [na zasadzie odrzutu]. Każde ugryzienie tworzy nową minidziurkę, aż wreszcie powstaje wyrwa [...] i mikrob eksploduje - wyjaśnia Weiss. Wygryzanie zachodzi w stałym rytmie: jeden krok to otwieranie "szczęk", a dwa zamykanie.
      Zespół prowadził eksperymenty na wariantach lizozymu T4. Doprowadzono do ich nadekspresji u bakterii E. coli. Do pałeczek okrężnicy wprowadzono plazmid lizozymu.
      Naukowcy sądzą, że rozwiązanie, nad którym pracowali wiele lat, będzie można wykorzystać w wykrywaniu molekuł nowotworowych. Jeśli będzie można wykryć pojedyncze cząstki związane z nowotworem, oznacza to postawienie diagnozy na bardzo wczesnym etapie. Dysponowanie taką metodą zwiększy liczbę wyleczonych pacjentów i obniży koszty terapii.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zespół profesora Xaioyanga Zhu z University of Texas odkrył, iż dzięki zastosowaniu w ogniwach słonecznych plastikowego półprzewodnika można dwukrotnie zwiększyć liczbę elektronów uzyskiwanych z pojedynczego fotonu. Tym półprzewodnikiem jest policykliczny węglowodór aromatyczny, pentacen.
      Przed rokiem pisaliśmy, że profesor Zhu przeprowadził badania, z których wynikało, że wydajność ogniw słonecznym można będzie zwiększyć do 66%. Obecnie najbardziej wydajne urządzenia tego typu są w stanie przekształcić w prąd elektryczny około 31% energii słonecznej. Dzieje się tak, gdyż zdecydowaną większość energii stanowią tzw. gorące elektrony, których nie potrafiliśmy przechwytywać. Zhu pokazał, w jaki sposób można to zrobić. Profesor zaznaczył wówczas, że stworzenie szeroko dostępnej technologii będzie trudne, gdyż wymaga mocnego skoncentrowania promieni słonecznych na panelach, do czego z kolei konieczne jest opracowanie sposobów produkcji ogniw z nowych materiałów.
      Teraz zespół pod kierunkiem uczonego znalazł alternatywę. Uczeni odkryli, że możliwe jest uzyskanie dwóch elektronów z pojedynczego fotonu i ich przechwycenie. Co więcej, ich rozwiązanie nie wymagałoby koncentrowania promieni. Okazało się bowiem, że po zaabsorbowaniu fotonu przez pentacen zachodzi zjawisko MEG, o którym informowaliśmy przed kilkoma dniami, przy okazji stworzenia ogniwa słonecznego o zewnętrznej wydajności kwantowej przekraczającej 100%.
      Zdaniem Zhu zastosowanie pentacenu pozwoli na zwiększenie wydajności ogniw do 44%.
×
×
  • Create New...