Onderzoekers ontwikkelen transistor van één molecuul

Twee onafhankelijke teams zijn erin geslaagd om een transistor te bouwen die bestaat uit een enkel molecuul. Op dit moment zijn de kleinste transistors nog zo’n 50nm groot. Drie jaar geleden slaagden wetenschappers van de universiteiten Harvard, Cornell en Berkeley er ook al in een transistor te maken die bestond uit een enkel organisch molecuul. Deze werkte echter alleen bij een temperatuur die rond het absolute nulpunt van nul graden Kelvin lag. Beide onderzoeken van nu betreffen transistors die werken bij kamertemperatuur, en dus bruikbaarder zijn dan die uit eerdere proeven. Het team van de universiteit van Arizona gebruikte een ringvormig molecuul zoals benzeen en bevestigde twee elektrische aanvoerpunten op deze ringen.

Deze aanvoerpunten mogen niet tegenover elkaar liggen, want dan zouden de elektronenstromen door de molecuulring met elkaar interfereren en elkaar uitdoven. Hieraan wordt een derde aanvoerpunt toegevoegd, die wel tegenover een van de twee eerdere punten komt te liggen. Wanneer deze wordt aangeschakeld, interfereert hij met de bestaande elektronenstroom tussen de andere punten en wordt de transistor uitgeschakeld. Dit is het eerste voorstel waarin kwantuminterferentie, zoals dit principe wordt genoemd, gebruikt wordt op kamertemperatuur. Het grootste probleem met dit ontwerp is het daadwerkelijk samenstellen van de transistor.

Op dit moment is dit zelfs nog niet gedaan, een team van de universiteit van Madrid zal hier spoedig aan beginnen. De tweede onderzoeksgroep is afkomstig van het National Institute for Nanotechnology in Canada. Zij hebben een styreenmolecuul gebruikt als transistor. Deze werd bevestigd aan een siliciumoppervlak, waarboven het hoofd van een scanning tunneling microscoop hangt. De microscoop en het siliciumoppervlak fungeren als de eerste twee aanvoerpunten. Het siliciumoppervlak fungeert ook als de schakelaar: als een van de siliciumatomen vlakbij het styreen elektrisch geladen is, wordt de transistor aangeschakeld. Is er geen lading in de buurt, dan is de halfgeleider niet werkzaam.