equipo internacional de investigadores de la Universidad Queen Mary de Londres, la Universidad de Oxford, la Universidad de Lancaster y la Universidad de Waterloo han desarrollado un transistor molecularmolécula única, que Utiliza interferencia cuántica para controlar el flujo de electrones.
El transistor, descrito en un artículo publicado en Nature Nanotechnology, se abre a Nuevas posibilidades para utilizar efectos cuánticos en dispositivos electrónicos..
Los transistores son Los elementos básicos de la electrónica moderna.. El método por el cual se fabrican, es decir, grabar silicio en canales diminutos, está ganando terreno. sus limites. Claro, las empresas de tecnología como Intel y TSMC siempre están buscando formas de adelantar un poco más la fecha límite, pero también están explorando nuevas formas.
Sin embargo, A medida que los transistores se hacen más pequeños, se vuelven cada vez más ineficientes y susceptibles a errores., ya que los electrones pueden filtrarse a través del dispositivo incluso cuando debería estar apagado, mediante un proceso conocido como túnel cuántico. Los investigadores están explorando nuevos tipos de mecanismos de conmutación que pueden usarse con diferentes materiales para eliminar este efecto.
En las estructuras a nanoescala estudiadas por el profesor Jan Mol y el Dr. James Thomas y su equipo en la Escuela de Ciencias Físicas y Químicas de Queen Mary, efectos de la mecánica cuántica y los electrones se comportan como ondas en lugar de partículas.
Aprovechando estos efectos cuánticos, los investigadores han construido un nuevo transistor. El canal conductor del transistor es una única porfirina de zinc., una molécula capaz de conducir electricidad. La porfirina es intercalado entre dos electrodos de grafeno y, cuando se aplica un voltaje a los electrodos, El flujo de electrones a través de la molécula se puede controlar mediante interferencia cuántica..
La interferencia es un fenómeno que ocurre cuando dos ondas interactúan entre sí y se anulan (interferencia destructiva) o se refuerzan (interferencia constructiva). En el caso del nuevo transistor, los investigadores lo encendieron y apagaron mientras comprobaban si los electrones interferían de forma constructiva (encendido) o destructiva (apagado) mientras fluían a través de la molécula de porfirina de zinc.
Los investigadores descubrieron que el nuevo transistor tiene una relación de encendido/apagado muy alta, lo que significa que se puede encender y apagar con mucha precisión.
La interferencia cuántica destructiva juega un papel crucial en este comportamiento, ya que elimina el flujo de electrones residuales del túnel cuántico a lo largo del transistor cuando debería estar apagado. Los investigadores también descubrieron que el transistor es muy estable, a diferencia de los transistores anteriores que consiste en una sola molécula que solo pudo demostrar un puñado de ciclos de conmutación. En este caso, el transistor se puede utilizar durante cientos de miles de ciclos sin romperse.
“La interferencia cuántica es un fenómeno poderoso que tiene el potencial de usarse en una amplia variedad de aplicaciones electrónicas”, afirmó el autor principal del estudio, el Dr. James Thomas, profesor de Tecnologías Cuánticas en Queen Mary. “Creemos que nuestro trabajo representa un paso significativo hacia la realización de este potencial“.
“Nuestros resultados muestran que La interferencia cuántica se puede utilizar para controlar el flujo de electrones en los transistores. y que esto se puede hacer de una manera eficiente y confiable”, dijo el coautor profesor Jan Mol. “Esto podría conducir al desarrollo de Nuevos tipos de transistores que son más pequeños, más rápidos y más eficientes. desde el punto de vista energético respecto a los dispositivos actuales”.
Los investigadores también descubrieron que los efectos de la interferencia cuántica podrían usarse para mejorar la oscilación subumbral del transistorque es una medida de la sensibilidad del transistor a los cambios en el voltaje de la puerta.
Cuanto menor sea la oscilación por debajo del umbral, más eficiente será el transistor. Los transistores de los investigadores tenían una oscilación por debajo del umbral de 140 mV/dec, que es mejor que las oscilaciones por debajo del umbral informadas para otros transistores de una sola molécula y comparables a dispositivos más grandes fabricados con materiales como los nanotubos de carbono.
La investigación aún se encuentra en sus primeras etapas.pero los investigadores son optimistas de que el nuevo transistor pueda usarse para crear una nueva generación de dispositivos electrónicos. Estos dispositivos podrían usarse en una variedad de aplicaciones, desde computadoras y teléfonos inteligentes hasta dispositivos médicos.
