Crea un transistor molecular usando interferencia cuántica

a Un equipo internacional de investigadores La Universidad Queen Mary de Londres, la Universidad de Oxford, la Universidad de Lancaster y la Universidad de Waterloo han desarrollado transistores molecularesuna molécula, que La interferencia cuántica se utiliza para controlar el flujo de electrones.

Transistor, descrito en un artículo publicado en Nanotecnología de la naturalezase abre en Nuevas posibilidades para utilizar efectos cuánticos en dispositivos electrónicos.

Los transistores son Elementos básicos de la electrónica moderna.. La forma en que se fabrica, grabando el silicio en pequeños canales, se está poniendo al día sus limites. Sin duda, las empresas de tecnología como Intel y TSMC siempre están buscando formas de retrasar un poco la fecha límite, pero también están explorando nuevos enfoques.

pero, A medida que los transistores se hacen más pequeños, se vuelven cada vez más ineficientes y propensos a errores.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 podrían usarse con diferentes materiales para eliminar este efecto.

En las nanoestructuras estudiadas por el profesor Jan Mol, el Dr. James Thomas y su equipo en la Escuela de Ciencias Físicas y Químicas de Queen Mary, Implicaciones de la mecánica cuántica Los electrones se comportan como ondas, no como partículas.

Aprovechando estos efectos cuánticos, los investigadores pudieron construir un nuevo transistor. El canal conductor del transistor es una única porfirina de zinc.Molécula capaz de conducir electricidad. La porfirina es Está situado entre dos electrodos de grafeno. Cuando se aplica voltaje a los electrodos, El flujo de electrones a través de una molécula se puede controlar mediante interferencia cuántica.

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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 Relación 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, elimina el flujo de electrones desperdiciado por el túnel cuántico a lo largo del transistor cuando éste debería estar apagado. Los investigadores también descubrieron que el transistor Es muy estable, a diferencia de los transistores anteriores. Consistía en una sola molécula que sólo podía exhibir unos pocos ciclos de conmutación. En este caso, el transistor se puede utilizar durante cientos de miles de ciclos sin interrupción.

«La interferencia cuántica es un fenómeno poderoso que tiene el potencial de usarse en una amplia gama de aplicaciones electrónicas», afirmó el autor principal del estudio, el Dr. James Thomas, profesor de Tecnologías Cuánticas en la Universidad Queen Mary. “Creemos que nuestro trabajo representa Un paso importante 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. «Esto se puede hacer de forma eficiente y fiable», afirma el profesor Jan Mol, coautor del estudio. “Esto podría conducir al desarrollo Nuevos tipos de transistores que son más pequeños, más rápidos y más eficientes «Desde el punto de vista energético en comparación con los dispositivos actuales».

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Los investigadores también descubrieron que se pueden utilizar efectos de interferencia cuántica. Mejora de la oscilación subumbral del transistor.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, mayor será la eficiencia del transistor. Los transistores de los investigadores tenían una oscilación por debajo del umbral de 140 mV/dC, que es mejor que la oscilación por debajo del umbral reportada para otros transistores de una sola molécula y comparable a dispositivos más grandes hechos de 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 crearlo. Una nueva generación de dispositivos electrónicos. Estos dispositivos se pueden utilizar en una variedad de aplicaciones, desde computadoras y teléfonos inteligentes hasta dispositivos médicos.

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