分子大小的晶體管新鮮出爐

　　在一個砷化銦晶體上，12個帶正電的銦原子環(huán)繞著一個酞菁染料分子，這就是科學(xué)家最新研制的分子大小的晶體管。按照摩爾定律的硬限制，這很可能是一個晶體管所能達到的最小尺寸。

　　新型晶體管是由德國PDI固體電子學(xué)研究所、柏林自由大學(xué)、日本NTT基礎(chǔ)研究實驗室和美國海軍研究實驗室研究人員組成的國際團隊開發(fā)的。這一發(fā)表在科學(xué)期刊《自然·物理》上的最新成果朝著量子計算邁出一大步。

　　構(gòu)成晶體管的每個銦原子的直徑是167皮米(0.167納米)，比目前的最小電路——IBM公司剛剛推出的7納米芯片(晶體管尺寸為7納米)要小42倍。人類發(fā)絲厚度為10萬納米，大約是銦原子尺寸的60萬倍;紅血球直徑6000納米，是它的36000倍;甚至只有2.5納米寬的DNA鏈，大小也達到了銦原子的15倍。

　　在這樣的原子尺度上，電子流通常很難得到可靠地控制，電子會跳到晶體管外，導(dǎo)致晶體管無效。英國《衛(wèi)報》網(wǎng)站21日報道稱，研究團隊使用一個掃描隧道電子顯微鏡，將銦原子放置在精確位置上，并對通過柵極的電子流進行控制。他們意外發(fā)現(xiàn)，位于晶體管中心的酞菁染料分子的方向是由其電荷決定的，這意味著，與傳統(tǒng)晶體管只有一種簡單的類似開關(guān)的狀態(tài)相比，新型晶體管可能并不只限于此。

　　研究證明，通過精確控制原子來創(chuàng)建一個比現(xiàn)有任何其他量子系統(tǒng)都要小的晶體管是可能的，它也為進一步研究如何將這些微晶體管應(yīng)用于處理能力超過目前水平幾個數(shù)量級的計算機和系統(tǒng)打開了大門。

　　摩爾定律說，集成電路上可容納的元器件的數(shù)目約每隔18個月到24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。芯片上集成的晶體管越多，其功能越強大。目前最新款計算機芯片已經(jīng)突破7納米尺度，向更小型化發(fā)展越來越難。雖然單分子晶體管距離集成到芯片中還很遙遠，但這項新研究仍將有助于下一代計算機——量子計算機的開發(fā)。