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Publikationsdatum
28. August 2006
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Bild: CFN, Universität Karlsruhe (TH)
Auf dem Weg der Miniaturisierung hat die Industrie den Mikrometerbereich hinter sich gelassen - inzwischen gibt es elektronische Bauteile, die zwischen 70 und 100 Nanometer gross sind.

Wissenschaftler der Universität Karlsruhe haben nun den weltweit ersten atomaren Transistor entwickelt.

Damit sind die Karlsruher Wissenschaftler in der Lage, einen Stromkreis mit Hilfe eines einzigen Atoms zu öffnen und zu schliessen.

„Der Einzelatom-Transistor funktioniert durch die kontrollierte Umlagerung eines einzigen Silberatoms“, erklärt Professor Dr. Thomas Schimmel, der mit seiner Arbeitsgruppe am DFG-Centrum für Funktionelle Nanostrukturen (CFN) der Universität und am Forschungszentrum Karlsruhe beteiligt ist.

Auf zwei Metallelektroden, zwischen denen eine winzige Lücke den Stromkreis unterbricht, wird so lange Silber abgeschieden, bis ein einzelnes Silberatom die beiden Pole verbindet. Dadurch wird der Stromkreis geschlossen und Strom fliesst.

Schimmel: „Dieses Atom lassen wir hin- und herklappen, sodass der Stromkreis entweder geöffnet oder geschlossen ist.“

Der Zustand des „klappbaren Atoms“ wird über eine unabhängige dritte Elektrode kontrolliert.

Wie bei einem konventionellen Transistor kann so der Strom zwischen zwei Elektroden durch eine außen angelegte Steuerspannung ein- und ausgeschaltet werden.

Da das „Brücken-Atom“ das einzige bewegliche Teil des Einzelatom-Transistors ist, könnte er im Vergleich zu herkömmlichen Technologien prinzipiell auch bei extrem hohen Frequenzen arbeiten. Darüber hinaus lassen sich atomare Transistoren laut Schimmel bereits mit einer Spannung von wenigen Millivolt schalten, was den Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Transistoren auf Halbleiterbasis deutlich senken würde.