分子大小的晶體管新鮮出爐

　　在一個(gè)砷化銦晶體上，12個(gè)帶正電的銦原子環(huán)繞著(zhù)一個(gè)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(gè)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基礎研究實(shí)驗室和美國海軍研究實(shí)驗室研究人員組成的國際團隊開(kāi)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(zhù)量子計算邁出一大步。

　　構成晶體管的每個(gè)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(lèi)發(fā)絲厚度為10萬(wàn)納米，大約是銦原子尺寸的60萬(wàn)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(huì )跳到晶體管外，導致晶體管無(wú)效。英國《衛報》網(wǎng)站21日報道稱(chēng)，研究團隊使用一個(gè)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(guò)柵極的電子流進(jìn)行控制。他們意外發(fā)現，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(zhù)，與傳統晶體管只有一種簡(jiǎn)單的類(lèi)似開(kāi)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(guò)精確控制原子來(lái)創(chuàng )建一個(gè)比現有任何其他量子系統都要小的晶體管是可能的，它也為進(jìn)一步研究如何將這些微晶體管應用于處理能力超過(guò)目前水平幾個(gè)數量級的計算機和系統打開(kāi)了大門(mén)。

　　摩爾定律說(shuō)，集成電路上可容納的元器件的數目約每隔18個(gè)月到24個(gè)月便會(huì )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(lái)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(kāi)發(fā)。