Единичный атом превратили в транзистор

Базовый элемент материи - атом - в уже не столь отдаленном будущем может стать вычислительной единицей. Ученым впервые в истории удалось разместить всего один атом фосфора на кремниевой подложке и заставить его работать подобно транзистору. Брюс Кейн, физик из Университета штата Мэриленд в США, говорит, что использование атома в качестве транзистора не является фундаментально новым подходом, так как ученые уже достаточно давно работают в этом направлении, однако новшеством является то, что на практике удалось совершенно точно "посадить" атом на кремниевый лист и точно "включать" и "выключать" его, что значительно ближе к практической реализации атомарных процессоров, чем все, что было раньше. "Это совершенно фантастический подход", - говорит он. "Развитие производственных методов рано или поздно приведет к тому, что мы будем создавать электронные решения из мельчайших элементов материи. Такие чипы будущего полностью перевернут вычислительные концепции. Сейчас у человечества нет прямой потребности в создании столь миниатюрных вычислительных решений, но в будущем она появится. В этом нет никаких сомнений".

В современных процессорах транзисторы выполняют роль индивидуальных простейших вычислительных единиц, работающих с единицами бинарной информации. Чем меньше по своим размерам будут транзисторы, тем больше таких вычислительных блоков можно будет разместить на чипе и тем больше производительность будет у итогового процессора. Однако в случае с атомами мало просто разместить их хаотично на кремниевой подложке. А это очень сложно, учитывая размеры атомов.

Мишель Симмонс, инженер из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии, говорит, что им удалось при помощи игл туннельного микроскопа точно позиционировать атомы фосфора. По словам Симмонс, изначально кремниевая подложка в лабораторных условиях была покрыта тончайшим слоем водорода. После этого при помощи магнитного воздействия ученые смогли "выдергивать" атомы водорода, размещая на их месте "транзисторы" - атомы фосфора. Как отмечают ученые, особая сложность при размещении "транзисторов" заключалась именно в том, чтобы попасть атомов в образовавшуюся дырку.

Чтобы повысить точность попадания ученые "сажали" на иглу туннельного микроскопа по шесть атомов фосфора, размещая их в водородной прослойке. Один из шести атомов попадал в "дырку", тогда как остальные пять - нет.

Инженеры отмечают, что нынешняя техника производства пока очень далека от промышленной. Сами атомы фосфора при помощи газа фосфина разогревались, тогда как рабочая поверхность охлаждалась до минус 272 градусов по Цельсию, чтобы зафиксировать молекулы на ней в неподвижном состоянии. Кроме того, размещать атомы пока удается не вплотную друг к другу, а на расстоянии в сотни раз превышающем сам размер атомов, то есть преимущества от плотного размещения сверхмалых транзисторов уже не так очевидны.

И тем не менее, ученые говорят, что пока их разработка - это лишь концепция и важно уже хотя бы то, что удалось на практике создать работающий атом-транзистор.



Источник: cybersecurity