کوچکترین ترانزیستور جهان با الهام از DNA ساخته شد

به گزارش برق نیوز، شاید یکی از عناصر کمیاب زمین موسوم به "تلوریم" (Tellurium) بتواند به ابداع کوچکترین ترانزیستور جهان کمک کند.

تراشه‌های رایانه‌ای برای پردازش اطلاعات، ترانزیستور‌ها را به کار می‌گیرند. هر چه تعداد ترانزیستور‌های روی یک تراشه بیشتر باشد، رایانه سریع‌تر کار می‌کند.

پروژه‌ای که در "دانشگاه پردو" (Purdue University) و با همکاری "دانشگاه فناوری میشیگان" (MTU)، "دانشگاه واشینگتن در سن‌لوئیس" (WUSTL) و "دانشگاه تگزاس در دالاس" (UTD) انجام شده، نشان می‌دهد شاید ماده‌ای که شکل یک مارپیچ یک‌بعدی DNA را دارد و در یک نانولوله از جنس "نیترید بور" (Boron nitride) قرار گرفته، بتواند به ساخت یک ترانزیستور کارآمد به قطر دو نانومتر کمک کند. ترانزیستور‌هایی که در بازار وجود دارند، از یک سیلیکون سنگین‌تر ساخته شده‌اند و اندازه آن‌ها بین ۱۰ تا ۲۰ نانومتر است.

"جو کیو" (Joe Qiu)، مدیر برنامه "آزمایشگاه پژوهشی ارتش آمریکا" (ARL) که از بنیان‌گذاران این پروژه است، گفت: این پژوهش، اطلاعات بیشتری را در مورد یک ماده امیدوارکننده آشکار می‌کند که می‌تواند به ابداع ترانزیستور‌های کوچک منجر شود و امکان محاسبه سریع‌تر را با مصرف انرژی کمتر فراهم کند. این فناوری، کاربرد‌های مهمی برای ارتش ما خواهد داشت.

تمرکز پژوهشگران در این پروژه بر ادغام، سرعت و دقت است تا اطمینان حاصل شود که فرآیند ابداع، به اندازه کافی قابل سازگاری و انعطاف‌پذیر است و می‌تواند با سرعت تغییر فناوری هماهنگ شود.

دکتر "پیده یه" (Peide Y)، استاد مهندسی برق و رایانه دانشگاه پردو گفت: تلوریم، ماده‌ای بسیار منحصر به فرد است و می‌تواند به ابداع یک ترانزیستور که شاید کوچک‌ترین ترانزیستور جهان باشد، کمک کند.

یکی از راه‌های کوچک کردن ترانزیستور‌های موسوم به "ترانزیستور اثر میدان" (FET) که در بیشتر ابزار‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، ساخت مدار‌هایی است که نانوسیم‌های باریک‌تری را احاطه کرده‌اند. این نانوسیم‌ها، در میان نانولوله‌هایی قرار می‌گیرند که از آن‌ها محافظت می‌کنند.

دکتر "یه" و گروهش تلاش کردند تا تلوریم را به اندازه یک زنجیره اتمی کوچک کنند و سپس ترانزیستور‌ها را با این زنجیره‌های اتمی یا نانوسیم‌های فوق باریک بسازند.


آن‌ها کار خود را با ایجاد زنجیره‌های یک‌بعدی از اتم‌های تلوریم آغاز کردند و دریافتند که اتم‌ها در این زنجیره‌های یک‌بعدی، حرکت می‌کنند. این حرکات با استفاده از یک میکروسکوپ الکترونی عبوری مشاهده شد که در "دانشگاه تگزاس در دالاس" (UTD) و دانشگاه پردو مورد استفاده قرار می‌گیرد.

"یه" افزود: شاید اتم‌های سیلیکون، بی‌حرکت به نظر برسند؛ اما اتم‌های تلوریم، مانند یک مار در حال حرکت هستند و ساختار بسیار منحصر به فردی دارند. این حرکات موجب می‌شوند که اتم‌ها محکم به یکدیگر متصل شوند و زنجیره‌های مارپیچی شکلی مانند DNA ایجاد کنند.

پژوهشگران موفق شدند با کمک نانوسیم‌های تلوریم که در نانولوله‌هایی از جنس نیترید بور قرار دارند، یک ترانزیستور بسازند. یک نانولوله با کیفیت از جنس نیترید بور، تلوریم را به صورت موثر در بر می‌گیرد و امکان ساخت ترانزیستور را فراهم می‌کند.

این پژوهش، در مجله "Nature Electronics" به چاپ رسید.