Single-Electron Transistor (SET); Made in Holland

OiSyN stuurt ons naar een artikel over het succesvol bouwen door Nederlandse fysici, van een enkel-elektron transistor (Single-Electron Transistor, ofwel SET), die op kamertemperatuur funktioneert. In een dergelijke transistor, kan de lading met de precisie van één elektron worden gecontroleerd. De onderzoekers van de Stichting FOM en de Technische Universiteit Delft (TUD), zijn erin geslaagd een dubbele knik aan te brengen in een nanobuis. Dit wordt 'gecorreleerd tunnelen' genoemd. Normaal gesproken bewegen elektronen onafhankelijk van elkaar door een nanobuis, maar door de dubbele knik in de buis lopen de elektronen nu mooi in de pas, een effect wat nog niet eerder is waargenomen. Het kritische gedeelte van de nanobuis is 20 nanometer lang en 1 nanometer breed (1 nanometer is één miljoenste millimeter). Het aanbrengen van de knikken werd bereikt door met de punt van een atomaire-krachtmicroscoop aan weerszijden van de nanobuis te duwen:

In de elektronica industrie probeert men schakelingen - transistors dus - steeds kleiner te maken, want een kleinere transistor betekent een hogere snelheid. Op dit moment maakt men voor transistoren nog gebruik van klassieke natuurkundige verschijnselen. Deze zijn echter alleen van toepassing op relatief grote groepen atomen, bij kleinere afmetingen gaan quantumeffecten een rol spelen.

Deze effecten zijn op het eerste gezicht erg vervelend, maar het is ook mogelijk om er juist gebruik van te maken, in plaats van te proberen ze te omzeilen. Een voorbeeld van een schakeling die dit soort effecten gebruikt is een enkel-elektron transistor (Single-Electron Transistor, ofwel SET).

Het is al vaker gelukt om SETs te bouwen, maar in het verleden werkten deze SETs meestal alleen bij temperaturen dicht bij het absolute nulpunt. Hoe kleiner de schakeling, hoe hoger de temperatuur waarbij de SET nog werkt. Met superkleine korreltjes metaal was al een enkel voorbeeld van een SET op kamertemperatuur gerealiseerd, maar de eigenschappen van deze transistoren zijn zeer moeilijk te controleren.

Het is beter om voor een SET individuele molekulen te gebruiken. Molekulen hebben goed gedefinieerde afmetingen en eigenschappen, en zijn dus veel makkelijker te controleren. En dit is dus precies wat de FOM onderzoekers hebben gedaan, ze hebben een SET gebouwd uit een koolstof nanobuis, een cilindrisch molekuul opgebouwd uit koolstofatomen.

Reacties (31)

[Diadem]

Overigens heeft dit dus niets te maken met quantum-computers he. Voor quantum-computer heb je qubits nodig, dat zijn dit niet. Dit is een gewone, alledaagse, transistor.

Alleen is het er 1tje die een beetje goed geoptimaliseerd is, zo goed dat ie met individuele elektronen werkt. Op dit te bereiken gebruikt hij quantumeffecten, maar dat betekent niet dat het een quantumcomputer is. Dat is iets anders.

[Verwijderd]

Ik hoef dus niet Okkels te heten van achteren om te weten dat dit pas over 15 jaar beschikbaar/betaalbaar op de markt verschijnt. Leukere dingen zijn dat de techniek het toestaat een laserstraal te laten hangen, dus in mid-air blijft de strobe hangen. Dat vind ik veel cooler!

[Verwijderd]

Kijk alles moet eerst uitgevonden worden he.
maar om een voorbeeld te geven, de magnetron in zijn huidige vorm werd in de jaren 50 al uitgevonden en die techniek pas in de jaren 80 voor de consument geintroduceerd

[Swinnio]

De SET transistor bestaan al een tijdje, echter in een andere vorm: hele kleine metaaldeeltjes vormen hier de basis van zo'n transistor. Echter, zulke kleine deeltjes zijn heel moeilijk te maken.
Een SET op basis van een koolstof nanobuisje is dus nieuw.

Dat staat vrijwel letterlijk in de posting, maar fijn dat je het nog even herhaalt

Zoals al eerder opgemerkt AFM (atomic force microscope) is een lastige techniek om op grote schaal deze transistors te gaan maken.

Wat dacht je dan? Dat ze zo'n ding maken op een apparaat dat er meteen massa's van de lopende band af kan laten rollen? Het gaat hier om de techniek, niet om het (massa)produceren. De eerste auto is ook met de hand gebouwd en dat zijn ze gelukkig ook geen 100 jaar blijven doen.

edit: is als reactie op Molybdenum bedoeld

[xipetotec]

Dit is niet alleen maar goed voor quantumcomputers, hiermee kunnen denk ik ook nog meer transistoren op toekomstige processoren. Met de huidige techniek kunnen ze niet veel verder meer, dit is waarschijnlijk de volgende techniek, waarmee de dichtheid van processoren nog groter kan worden.
Dit wordt denk ik meer de opstap naar quantumcomputers.

edit:

errrr? dubbelpost?

[lckarssen]

Dit wordt denk ik meer de opstap naar quantumcomputers.

Dat denk ik ook. In wezen heeft dit niks met quantumcomputers te maken. Quantumcomputers werken inderdaad op kleine schaal, maar het idee daarbij is dat je op meerdere "quantumbits" tegelijkertijd werkt. Daardoor moet een gigantische snelheidswinst te halen zijn.
Deze SET is meer een manier om op de bestaande manier verder te gaan. Voordat deze techniek comercieel beschikbaar is, zijn we nog wel een paar jaartjes verder. En quantumcomputers..... Dat duurt nog veel langer, daar zijn nog een hoop conceptuele zaken die opgelost moeten worden, naast alle technische.

[xipetotec]

Niet echt snelheidswinst, maar eerder dat het aantal instructies

edit:
per seconde tegelijk

extreem vergroot kan worden met een gelijk aantal bits als een conventionele computer. Hele lastige stof dat quantum physica.

[Verwijderd]

Netto gezien snelheidswinst

[lckarssen]

Hele lastige stof dat quantum physica.

Vertel mij wat! Na vijf jaar natuurkunde studeren (waaronder een afstudeeronderzoek in de atoomfysica) is er nog steeds moeilijk om er een goede "intuitie" voor te krijgen.

[markvt]

dit is goed nieuws voor de quantum pc's

[Verwijderd]

Idd, en het komt uit Nederland

[Verwijderd]

Maar is NL wel de eerste? Japan had ook al zoiets..Ik las nl op circuitree dat in januari van dit jaar Toshiba al zoiets had gedaan..

Toshiba Demonstrates Operation of Single-Electron Transistor Circuit at Room Temperature

Toshiba revealed recently that it had developed a single-electron transistor (SET) circuit of the type essential for future hybrid circuits combining quantum SET devices with conventional electronic devices. While small scale and experimental, Toshiba's fully functional SET circuit meets essential requirements: room-temperature operation, a non-volatile memory function that supports intelligent self-learning and self-development, and ultra-low power operation.

Is deze nederlandse prestatie beter/anders?

[Cookie]

Toshiba has succeeded in fabricating nanometer-scale dots by treating a silicon surface with alkaline-based solutions. The resulting relief map shows a nanometer-scale alpine landscape, with the peaks providing the desired dots.

Het lijkt erop dat de Nederlanders een andere methode hebben gevonden om het SET te laten funktioneren: het "gecorreleerd tunnelen" dus, d.m.v. die dubbele knik die ze hebben aangebracht. Toshiba heeft iets dergelijks langs chemische weg bereikt, als ik het bovenstaande goed begrijp.

[Judaz]

Waarschijnlijk de eerste die het is gelukt op kamertemperatuur.

[Milly]

Toshiba Demonstrates Operation of Single-Electron Transistor Circuit at Room Temperature

Blijkbaar niet dus

[StarLite]

Toshiba Demonstrates Operation of Single-Electron Transistor Circuit at Room Temperature

Waarschijnlijk de eerste die het is gelukt op kamertemperatuur.

nope, tis alleen een andere manier...

edit:

milly123 was me voor

[Dr. Cheeks]

dit is goed nieuws voor de quantum pc's

Dit heeft vrij weinig met quantum-computing te maken. Het gaat hier om (hele kleine) transistoren. Quantium computers werken helemaal niet met transistoren en hebben dus ook helemaal geen baat bij uitvindingen als deze...

[[]InTeR[]]

.. ,want een kleinere transistor betekent een hogere snelheid.

Dit is pure onzin, dit is geen hogere snelheid voor de transistor. Sterker nog, in de meeste gevallen worden ze langzamer. Maar aangezien je nu een cpu maakt of een dergelijk product, kan je er meer kwijt op de zelfde plaats. En meer transistor's betekent meer snelheid, natuurlijk hangt dit ook af van de afhankelijke transistor. Maar deze zijn tegenwoordig zo snel, dat ze haast niet meer sneller kunnen, het is eenvoudiger om een cpu sneller te maken door er meer op te plaatsen.

* 786562 interwork

[Verwijderd]

maar..
een kleinere transistor betekent wel minder warmte ontwikkeling, en dus een hoger haalbare kloksnelheid.
Dus een kleinere betekent wel een hogere snelheid.

shoot me if I'm wrong

[Gerco]

Dit lijkt me nog niet geschikt voor massaproductie. Niet ieder lab heeft zo'n microscoop bij de hand om in duizenden/miljoenen van die buisjes knikjes te duwen.

Maar het is wel een zeer koel idee/begin.

[0rbit]

In de elektronica industrie probeert men schakelingen - transistors dus -

[Molybdenum]

edit:

dubbelpost
niet goed gelezen
sorry

[Verwijderd]

of te gebruiken bij de belangrijkste deel van een processor2 (als die bestaat).