Selama beberapa dekade, perangkat elektronik telah semakin mengecil. Teknologi
sekarang memungkin untuk menempatkan jutaan transistor pada sebuah chip silikon
tunggal.
Namun transistor yang dibuat dengan bahan semikonduktor hanya bisa sekecil
itu. "Pada teknologi saat ini yang telah dikembangkan dalam 10 atau 20
tahun, mereka tidak akan bisa membuat transistor yang lebih kecil," kata
fisikawan Yoke Khin Yap dari Michigan Technological University. "selain
itu, semikonduktor juga memiliki kelemahan lain: mereka membuang banyak energi
dalam bentuk panas."
Para ilmuwan telah bereksperimen dengan berbagai bahan dan desain
untuk transistor untuk mengatasi masalah ini, selalu menggunakan semikonduktor
seperti silikon. Kembali di tahun 2007, Yap ingin mencoba sesuatu yang berbeda
yang mungkin membuka pintu untuk era baru elektronik.
"Idenya adalah untuk membuat transistor menggunakan isolator nano
dengan logam nano di atas," katanya. "Pada prinsipnya, Anda bisa
mendapatkan sepotong plastik dan menyebar beberapa serbuk logam di atas untuk
membuat perangkat, jika Anda melakukannya dengan benar. Tapi kami mencoba untuk
membuat dalam skala nano, sehingga kami memilih isolator nano, boron nitrida
nanotube, atau BNNTs untuk substrat. "
Tim Yap telah menemukan cara untuk membuat karpet virtual BNNTs, yang
kebetulan menjadi isolator dan dengan demikian sangat tahan terhadap muatan
listrik. Menggunakan laser, tim kemudian ditempatkan titik-titik kuantum (qds)
emas sekecil tiga nanometer pada puncak BNNTs, membentuk qds-BNNTs. BNNTs
adalah substrat yang sempurna untuk titik-titik kuantum karena kecil,
terkendali, dan seragam diameter mereka, serta sifat mereka yang isolasif.
BNNTs membatasi ukuran titik yang bisa disimpan.
Bekerja sama dengan para ilmuwan di Oak Ridge National Laboratory
(ORNL), mereka bersemangat elektroda pada kedua ujung qds-BNNTs pada suhu
kamar, dan sesuatu yang menarik terjadi. Elektron melompat sangat tepat dari
titik emas dengan emas dot, sebuah fenomena yang dikenal sebagai terowongan
kuantum.
"Bayangkan bahwa nanotube sungai, dengan elektroda pada
masing-masing bank. Sekarang bayangkan beberapa batu loncatan yang sangat kecil
di seberang sungai," kata Yap. "Elektron melompat antara batu
loncatan emas. Batu-batu yang sangat kecil, Anda hanya bisa mendapatkan satu
elektron pada batu pada suatu waktu. Setiap elektron melewati cara yang sama,
sehingga perangkat selalu stabil."
Tim Yap telah membuat transistor tanpa semikonduktor. Ketika tegangan
yang cukup diterapkan, itu beralih ke negara yang melakukan. Ketika tegangan
rendah atau dimatikan, itu dikembalikan ke keadaan aslinya sebagai isolator.
Selain itu, tidak ada "kebocoran": tidak ada elektron dari
titik-titik emas lolos ke BNNTs isolasi, sehingga menjaga saluran tunneling
keren. Sebaliknya, silikon tunduk pada kebocoran, yang limbah energi dalam
perangkat elektronik dan menghasilkan banyak panas.
Orang lain telah membuat transistor yang mengeksploitasi terowongan
kuantum, kata Michigan Tech fisikawan John Jaszczak, yang telah mengembangkan
kerangka teoritis untuk penelitian eksperimental Yap. Namun, mereka perangkat
tunneling hanya bekerja dalam kondisi yang akan mencegah pengguna ponsel biasa.
"Mereka hanya beroperasi pada suhu cairan helium," kata
Jaszczak.
Rahasia untuk perangkat emas dan nanotube Yap adalah ukuran
submicroscopic nya: satu mikron dan panjang sekitar 20 nanometer lebar.
"Pulau-pulau emas harus berada di urutan nanometer untuk mengontrol
elektron pada suhu kamar," kata Jaszczak. "Jika mereka terlalu besar,
terlalu banyak elektron dapat mengalir." Dalam kasus ini, lebih kecil
benar-benar baik: "Bekerja dengan nanotube dan titik-titik kuantum membawa
Anda ke skala yang Anda inginkan untuk perangkat elektronik."
"Secara teoritis, saluran ini tunneling dapat miniatur ke hampir
nol dimensi ketika jarak antara elektroda dikurangi hingga hanya sebagian kecil
dari mikron," kata Yap.
Yap telah mengajukan paten internasional penuh pada teknologi. (http://www.sciencedaily.com)