Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door , , 73 reacties
Bron: Wired News, submitter: iyanic

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.

Transistor van een molecuul tussen een siliciumoppervlak en een STM 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.

Moderatie-faq Wijzig weergave

Reacties (73)

Interessant onderzoek. Waar ik wel benieuwd naar ben is de snelheid van deze schakelingen.

Aan een transistor die bijv. een seconde nodig heeft om weer open te gaan heb je niet echt veel...
meestal geld de regel, hoe kleiner hoe sneller hij kan schakkelen.
ik kan me niet voorstellen dat een enkel molecul er 1 seconde doet om van toestand te veranderen, daarvoor gaat alles veel te snel op dat nivo.
ik hoop wel dat dit dan... enigsinds.. goed blijft.
moneculen kunnen nogal eens afbreken. hoe zou dat worden opgelost, met oa foutcontrole ?
of is als 1 monecuul breekt ineens je hele processor stuk...... hmm.
Aan een transistor die bijv. een seconde nodig heeft om weer open te gaan heb je niet echt veel...

Niet voor elk toepassingsgebied is snelheid het belangerijkste ... Ik kan me toepassings gebieden voor de geest halen waar één seconde schakeltijd geen probleem is maar de afmeting des te belangerijker ...
Ik kan me een eerder artikel hier op tweakers herinneren waar ook al bericht werdt over dit soort transistors. Toen was het probleem dat deze nieuwe transistors maar ongeveer 30 keer per seconde aan en uit konden gaan, terwijl normale transistors dat enkele miljoenen keren deden. Daar vindt ik in dit artikel niets over terug.
Ik denk dat je deze bedoeld. http://www.tweakers.net/nieuws/36040

In dat artikel gaat het om daadwerkelijk bewegende moleculen. Heel kleine schakelaars die door een spanningspuls worden omgezet. Dat bewegen maakt het relatief traag.

Bij kwantuminterferentie, waar het hier over gaat, beweegt er niets. (Nou ja, de elektronen dan, maar die zijn oneindig veel kleiner en lichter dan een compleet molecuul )
eerst wordt er gesproken over een transistor ter grootte van 1 molecuul, en later zegt het artikel dat huidige transistors 50nm groot zijn...

hoe de **** kan ik nu weten hoeveel nm 1 molecuul is??

ik heb nu geen flauw idee hoeveel kleiner dat ding is iig
Zoeken misschien?

http://nl.wikipedia.org/wiki/Atoom

En deze moleculen bestaan uit niet meer dan enkele tientallen atomen.

gecombineerd met de gegevens uit het wikipedia zullen ze dus zeker geen grotere diameter hebben dan 1nm en waarschijnlijk een kleinere.
Hoe weet jij nou dat zo'n molecuul 'niet meer dan enkele tientallen atomen' groot is? Het kunnen er ook best honderden of duizenden zijn, en daarnaast is het ook nog relevant welke atomen het zijn en wat voor vorm het molecuul heeft. (De genoemde Benzeen-ring geeft een hint). Met de gegevens uit dit stukje tekst kan je iig niets specifieks over de grootte zeggen, behalve dat het 'klein' is.
Ze zeggen toch dat het molecuul op benzeen lijkt, en als je naar het plaatje kijkt klopt dat wel. Tel de atoompjes op dat plaatje, en je weet hoe groot het molecuul is :z
Enkele tientallen atomen????
Styreen heeft de bruto formule: C8H8 dit is volgens mijn berekening (telling) dus maar 16 atomen! Iets beter lezen of even je scheikunde opfrissen!
Een berekening volgens Binas dan maar:

-We schatten C-Si = C-C; bindingsafstand 1,54 A.
-We gaan van onder naar boven, eerst vinden we Si-C; dus 1,54 A.
-Dan vinden we C-C onder een hoek van 30 graden, dus 1,54A + 1,54 A / 2 = 2,31 A
-Dan vinden we C-C (normaal), dus 2,31A + 1,54 A is 3,85 A
-Dan hebben we C-C in benzeen onder een hoek van 30 graden, dus 1/2 * 1,40 A = 0,7 A, totaal 4,45A
-Dan hebben we weer C-C, maar in benzeen, dus 4,45A+ 1,40A = 5,85 A
-Dan hebben we wederom C-C in benzeen onder een hoek van 30 graden, dus 5,85A + 0,7 A = 6,5 A.
-Dan hebben we C-H, dat wordt 6,5A + 1,08 A = 7,58 A.
Dat is de hoogte; 7,58 A.

Nu de breedte: deze gaat van het rode oplichtende Si-atoom tot het bovenste H-atoom met het bliksemschichtje. Si-Si staat niet in m'n binas, hopeijk is het plaatje op schaal,
-ik schat 2 * C-C, dus 3A. -
-Dan hebben we de C-C onder een hoek van 30 graden, wordt 1/2*sqrt(3)*1,54 A =1,32 A
Dus de breedte is 1,32A + 3A = 4,32A.

Met phytagoras vinden we de afstand van het oplichtende Si-atoom tot het H-atoom met het bliksemschichtje; is onveveer
9A, dus 0,9 nm.

Probleem is alleen, dat bovenste 'kankergezwel' op de foto is een STM, deze is zoals je ziet tientallen maal groter, en vooralsnog nodig om ons 0,9nm transistorje uit te lezen.

Dus wat hebben we met deze berekening bereikt?
Volgens mij geen drol, maar het moet een beeld geven van de grote van het transistortje op het plaatje :)
"Het team van de universiteit van Arizona gebruikte een ringvormig molecuul zoals benzeen en bevestigde twee elektrische aanvoerpunten op deze ringen."

Hoewel het vanuit praktisch oogpunt begrijpelijk is dat deze onderzoekers een ringvormig molecuul, zoals benzeen, willen gebruiken omdat het zeer stabiel kan zijn, zijn deze benzeen-ring-structuren echter juist bekend vanwege het feit dat ze niet biologisch afbreekbaar zijn...wat weer een belasting van het milieu kan veroorzaken. Maar gelukkig is dat ook nog toekomstmuziek. ;)
Alleen de aanwezigheid van een benzeenring in een molecuul zegt niet zoveel over de biologische afbreekbaarheid en/of schadelijkheid. Fenylalanine is bijvoorbeeld een (essentieel!) aminozuur met een benzeenring eraan. Een andere veelvoorkomende benzeenderivaat is natriumbenzoaat (benzeenring met een carboxylgroep en daar het natriumzout van). De laatste wordt te pas en te onpas als conserveringsmiddel toegevoegd aan voedsel en cosmetica.
offtopic:
[quote]

Deze werkte echter alleen bij een temperatuur die rond het absolute nulpunt van nul graden Kelvin lag.

[/quote]
Hoe kan een temperatuur nou 'rond' het absolute nulpunt liggen?
Omdat rond een bepaalde zeer lage temperatuur metalen supergeleidend worden (lees erg koud, misschien een enkele paar kelvin boven de nul) dan hebben ze 0,0 weerstand, waarschijnlijk was dat het probleem. en dat is net ff meer dan het absolute nulpunt.

tja dan werkt een flinke phase change niet meer :P
Ik neem aan dat 84hannes bedoeld dat het alleen dichtbij het absolute nulpunt kan liggen (en dan alleen erboven), maar rond een bepaald punt suggereert dat je er ook onder kunt zitten en dat is uiteraard onmogelijk.
Maar ze kunnen het restje trilling stop zetten met lasers.. Dus wel het absolute 0 punt bereiken.
Maar bij dergelijke temperaturen krijg je een Bose-Einstein condensaat, dat weer andere 'grappige' effecten heeft
Sterker nog: de verwachting is dat als ze het absolute nulpunt zouden halen in een laboratorium dit meteen zou betekenen dat alle apparatuur ed in de buurt van de plaats waar dit absolute nulpunt heerst meteen uit elkaar zullen vallen. Dit daar echt alles stilstaat! Net boven dit nulpunt trillen de atomen altijd nog wel een beetje maar op het absolute nulpunt staat echt alles stil en helpen ook VanDerWaals krachten niet meer!
Kortom: dag dure transistor, dag dure apparatuur enz. enz. !
Natuurkunde is inderdaad niet de sterkste kant van Tamara. Het is "nul Kelvin" en niet "nul graden Kelvin", het is namelijk een absolute schaal (en da's ook meteen de reden dat "rond het nulpunt" zo vreemd klinkt).
Dat is niet de reden dat Kelvin niet graden wordt aangeduid. Zoals ook op de ergens hierboven geciteerde Wikipedia pagina te lezen is, is het in 1967 bij afspraak vastgelegd dat we de schaal in Kelvin in plaats van graden Kelvin uitdrukken. Aangezien in Engelstalige gebieden de term 'degrees Kelvin' nog regelmatig te zien is, zonder dat iemand erover struikelt omdat ze geen les hebben gehad van Nederlandse natuurkundedocenten die er een soort heilige plicht van hebben gemaakt om deze 'ontzettende fout' eruit te stampen, is het niet vreemd dat iemand die in het Engels hierover leest misschien soms nog automatisch 'graden Kelvin' overneemt. It's irrelevant; give it a rest.
gewoon -273.15 C
Zeg, je hebt toch wel meer onderdelen in een chip nodig dan alleen maar transistoren? Die onderdeeltjes moeten dus ook verkleind kunnen worden.
Met een Transistor kun je de meeste logische schakelingen maken. (AND OR IF )
Dus dit is echt de basis!
De enige benodigde gates zijn NEGATE en OR, de rest kun je maken door een combinatie van deze.
Mjah, dat is een beetje arbitrair. In feite is alleen een NAND (en nee, dat is geen NOT + AND in veel gevallen, maar een enkel device dat niet in tweeen splitsbaar is) al voldoende om alles mee te klussen. Wat je als basis neemt hangt minder van logica af dan van praktische fabricage- en combinatiemogelijkheden.
Welke onderdelen bedoel je precies? (no offence!)
Ik dacht altijd dat alles uit zo'n processors opgebouwd was uit transistors, van de cache tot de rekeneenheid(omdat men altijd spreekt over zoveel miljoen transistors in een chip...)
temperatuursensoren, spanningsensoren
behuizing
connectors

transistoren, ja je kan ook radiobuizen (vacuum tubes)gebruiken... wordt overigens nog wel eens gebruikt in dure audiosetjes.
:)
Normaliter zijn processen die zich op deze schaal afspelen, ook in het tijdsdomein op korte schaal. Dus in dit geval op 100 MHz - GHz (1-10 ns) tijdschalen.
Een volgende stap is atoom groot.
Door een atoom in een aangeslagen toestand te brengen en de electronen configuratie te 'verstoren', waardoor een electron wordt afgestoten. (of juist niet wordt afgestoten)
Het probleem daarbij is, dat bij zo'n reactie vaak nogal wat warmte (energie) vrijkomt of nodig is.
De mate van straling lijkt mij eerder een probleem dan de hoeveelheid warmte die erbij vrijkomt. Bij het terugvallen van een electron kan schadelijke straling vrijkomen.
** kuch **
Deze werkte echter alleen bij een temperatuur die rond het absolute nulpunt van nul graden Kelvin lag
Het is een temperatuur van nul Kelvin, niet nul graden Kelvin.

Beetje lullig foutje voor een semi-wetenschappelijk artikeltje.

<div class="b4" style="position: relative; color: black; border: #C6C1B4 1px solid; width: 80%; padding: 5px; font-size: 12px;"><span style="color: C00042;">Admin-edit:</span>
Voor opmerkingen in verband met met actualiteit, stijl, niveau en dergelijke van een nieuwspost kan je een topic openen in Frontpage Algemeen Forum.

Reacties onder een nieuwsitem met een dergelijke inhoud worden als offtopic en ongewenst beschouwd.
</div>
Als je dan toch wilt zeiken over deze post:
Twee onafhankelijke teams zijn erin geslaagd om een transistor te bouwen die bestaat uit een enkel molecuul.
Uit het orginel artikel
The Arizona transistor, in fact, only exists on the drawing board, although a team of chemists from the University of Madrid will soon begin the lab work necessary to translate these blueprints into working electronics.
Klein detail verschil, het lijkt er dus op dat ze er nog niet een gebouwd hebben. En het andere team gebruikte een "scanning tunneling microscope" als een van de onderdelen van de transistor. Dat versta ik ook niet echt als gebouwd.

Overigens is het orginele artikel technisch interresant en ook redelijk begrijpbaar voor niet wetenschappers met een technische achtergrond.
Weet jij wel wat een scanning tunneling microscope is? Dat zijn gewoon instrumenten die al gebruikt worden hoor (en desgevraagd wil ik de werking ervan ook wel even uitleggen ;) )
Jij je zin :P . Het is een instrument met een naald, waarvan de punt zo dun is als een atoom. Er wordt een spanningsverschil aangelegd tussen de punt en het oppervlak waar die punt zich boven bevindt. Door het potentiaalverschil kunnen elektronen van de punt naar het oppervlak tunnelen (of andersom, hangt af van polariteit uiteraard :P ) (tunnelen = quantummechanisch effect) en de gemeten stroom is exponentieel afhankelijk van de afstand tussen de punt en het oppervlak. Zo kan een scan van het oppervlak worden gemaakt, waarbij de hoogte van het oppervlak in kaart wordt gebracht.

Ook kan je de hoogte van de punt varieren, en de stroom gelijk houden, zodat je op die manier weet hoe het oppervlak in elkaar zit.

Tevreden?

PuzzleSolver wekte namelijk de indruk dat zo'n apparaat nog niet bestond, en die indruk wil ik hier even de wereld uit helpen :P.

edit: hier wordt die naald dus volgens mij gewoon als electrode gebruikt om contact te maken met het transistormolecuul
Idd, die naald is onderdeel van de transistor, zie ook een van de reacties van scroipt.

Maarreh, roodgloeiend :? Je denkt toch niet serieus dat dat een foto is van zo'n molecuul he? En ALS je al een foto zou kunnen maken van een molecuul, had ie er zeker niet zó uitgezien :P
@stefan001

leg es uit :)
Het was niet mijn bedoeIing de indruk te wekken dat het apparaat nog niet bestond. Het was mijn bedoeling om aan te geven dat als zo'n apparaat gebruikt wordt als onderdeel van de transistor, dat je nog niet echt de transistor hebt gebouwd, het apparaat is in z'n totaal nl wel iets groter dan een molecuul.

En als ik het goed begrijp is die naald wezenlijk onderdeel van de transistor en worden de electronen overgehaald om over te springen naar die naald doordat er een naastliggend silicium atoom positief geladen is (rood gloeiend in het plaatje bij dit artikel).

Dit maakt de gehele transistor dan ook iets groter dan het hele molecuul. Ik vraag me trouwens af hoeveel nanometer zo'n transistor dan in z'n geheel groot is, aangezien er wel vermeld staat dat huidige transistoren zo'n 50nm groot zijn.

edit:

Hier het gehele plaatje met uitleg...

http://www.wired.com/news/images/manual/67769_nanotransistors1.html

En ja dat plaatje hoort bij dit artikel en dat gekleurde blauw geelige ding is het molecuul. En nee ik denk niet dat het een foto is ;)

En waarom ben ik nu weer naar 0 gemodereerd?
als iedereen toch gaat zitten mieren, mier ik ook even mee:
... een temperatuur die rond het absolute nulpunt van nul graden Kelvin ...
Een temperatuur zal nooit rond de nul Kelvin liggen want een temperatuur zal nooit onder de nul Kelvin komen. Beter is het om te zeggen dat de temperatuur tegen de nul Kelvin moet liggen. :Y)
"Het is een temperatuur van nul Kelvin, niet nul graden Kelvin."
Je komt de term 'degrees Kelvin' vaak genoeg tegen in wetenschappelijke artikelen. Dat komt omdat het in de Engelstalige wereld, die zich een beetje tegen het SI systeem blijven verzetten, wel geaccepteerd is. De enige reden dat je geen 'degrees Kelvin' schrijft is omdat dat in de afspraken van het SI stelsel zo is vastgelegd. Er zit geen diepere reden achter (AFAIK). Ik denk dat mensen hier wat minder zwaar aan zouden moeten tillen.
Graden is niet celcius specifiek. Zo is er bijv. ook graden fahrenheit. Verder is kelvin identiek aan celcius, met het verschil dat het nulpunt op een andere temperatuur ligt. Het lijkt me dus niet onwaarschijnlijk dat graden kelvin wel correct is.
abreemjathuis heeft gelijk
Het is graden Celcius, graden fahrenheid maar GEEN graden kelvin.
Bij natuurkunde kregen wij meteen een onvoldoende als we dit ooit in een berekening gebruikte.

-273°C = 0K / 0°C = 273K
je leven wort ook nied slegter as je nied can spellen.
Maar toch doen we dat liever goed zodat het klopt. ;)

edit:
reactie op DKasemier dus
en het is niet belangrijk, je leven wordt niet slechter als je graden kelvin zegt..
Nope.. graden Kelvin bestaat niet. Het is gewoon Kelvin.
Het molecuul in kwestie is ongeveer een nm groot. De typische bindingsafstand tussen twee organische (koolstof, stikstof, zuurstof, fosfor) atomen is zo tussen de 0.15 en 0.2 nm.

edit: reactie op ODB
wat een geklets. Met de goede apparatuur, kun je best aardig zien wat er in de chip zit en hoe het werkt (oftewel: je kunt transistors 'zien'). Moleculen zijn zelfs met de beste apparatuur niet onafhankelijk te zien. Ik denk dat het nog een héél stuk kleiner is dan in de nanometers, eerder in de picometers, als het niet nog veel kleiner zal zijn.
lees het artikel dat ik noem, dan zie je dat een atoom kern zonder electronen ongeveer 1fm is en een atoom met electronen ongeveer 100 pm (10.000 keer zo groot)
Kan zeer goed kloppen, met bindingsafstanden praten we meestal over Angstrom (10^-10 meter)
Waarom hangt in mijn natuurkunde lokaal dan een poster met een afbeelding van een koolstof molecuul (of zijn die atomen zo veel groter dat ze wel kunnen worden gezien met goede apperatuur?)
'Moleculen zijn zelfs met de beste apparatuur niet onafhankelijk te zien.'

Zeer zeker wel, en atomen ook.
Hiervoor gebruikt men STM (scanning tunneling microscope) en ATM (Atomic Force Microscope).
Van Wikipedia:
'The STM allows scientists to see and position individual atoms with higher resolution than its related cousin, the atomic force microscope (AFM).'
Klein detail verschil, het lijkt er dus op dat ze er nog niet een gebouwd hebben. En het andere team gebruikte een "scanning tunneling microscope" als een van de onderdelen van de transistor. Dat versta ik ook niet echt als gebouwd.
Het punt dat PuzzleSolver poogt te maken (meen ik) is dat dit geen apparaat is. Ja, idd stefan001

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.



Apple iOS 10 Google Pixel Apple iPhone 7 Sony PlayStation VR AMD Radeon RX 480 4GB Battlefield 1 Google Android Nougat Watch Dogs 2

© 1998 - 2016 de Persgroep Online Services B.V. Tweakers vormt samen met o.a. Autotrack en Carsom.nl de Persgroep Online Services B.V. Hosting door True