Zavirivanje u atomski tranzistor
Putovanje atoma
Holandski istraživači uspešno pratili prenos električnog naboja u najmanjoj čestici


Zamislite da pratite putovanje jednog jedinog atoma kroz majušni tranzistor. Odmah se nameće radoznalo pitanje: čemu to može da posluži?

Istraživači sa univerziteta za tehnologiju Delft i iz Zadužbine za proučavanje materije (Holandija) to su, upravo, obelodanili u uglednom naučnom časopisu „Fizikal rivju leters”. I objasnili da su u stanju da mere svojstva i barataju obogaćenim atomom u stvarnim poluprovodničkim uslovima.

Šta to znači obogaćenim?

U elektronskoj industriji se odavno koriste poluprovodnički materijali, pretežno silicijum, kojima se dodaju atomi nekih drugih da bi se poboljšala provodljivost. Stručnim jezikom, pojava se naziva dopiranje (slično dopingovanju sportista). Silicijum malo zagadite ili unesete izvesne nečistoće da biste postigli željene električne osobine.

Sa neprekidnim smanjivanjem sastojaka mikroprocesora (minijaturizacija), nailazi se na prepreke predviđene načelima fizike. Postoji konačna granica do koje će se stići za deset-petnaest godina, odavno opisana poznatim Murovim zakonom. Pojedinačni začinjeni atomi suočavaju se s kudikamo većim iskušenjem: na putu mu se ispreči nešto znatno većih razmera, nalik balvanu u poređenju s najmanjom osnovnom česticom (sastoji se od tri kvarka koje nijednom današnjom silom nije moguće rastaviti).

Holandski naučnici su se upustili u nadgledanje takvog putešestvija koje je jedino vidljivo pod veoma uveličavajućim mikroskopima. I šta su zapazili?

Odranije je poznato da se dva čipa (mikroprocesori), iako načinjena istovetnim postupkom, u stvarnosti, donekle, različito vladaju. Imajući u vidu da se broj dodatnih (doping) atoma svaki put snižava zbog pominjane minijaturizacije, stiglo se do nekoliko tuceta koje su stručnjaci u stanju da nadgledaju. A ponašanje svakog pojedinačnog deluje na ostale u nizu (koloni), što znači da utiče na ispunjenje zadataka namenjenih tranzistoru.

U krajnjem ishodu, potpuno istovetni tranzistori ispoljavaju drugačije odlike, zbog čega su mikroelektroničari već uznemireni. Za nekoliko godina, naime, upašće u škripac iz kojeg nema izlaza.

Zato su se dve holandske istraživačke ustanove opredelile da izuče kretanje pojedinačnog atoma, pokušavajući da ga usmeravaju i mere stanja u koja je dospeo.

U tu svrhu izabrali su naročitu fotroničku spravu koja beleži prenos električnog naboja u atomu. Povrh toga, ona je snimala kvantnomehanička svojstva čestice, omogućavajući tako istraživačima da ubacuju jedan ili dva elektrona da kruže svojim putanjama oko protona.

Za uzorak su uzeli usavršeni industrijski tranzistor, izrađen u istraživačkom centru u Luvenu (Belgija), koji se sastojao od sićušnih žica približne debljine 35 nanometara (nanometar je milioniti deo milimetra). Kroz tanušne provodnike propustili su jedan obogaćeni atom arsena. Žičica je povezana na ulaz (gate) kojim je stizao električni napon. Potankim merenjem električnih svojstava čestice od ulaza do izlaza uočili su veoma zanimljive učinke.

Dotično istraživanje neće odmah razrešiti sve nedoumice buduće nanoelektronike, ali je omogućilo novi uvid u kvantnomehaničko ponašanje tranzistora u nano-veličinama. Ujedno su saznali šta se događa u čvrstim materijalima u toliko malim razmerama, što će iskoristiti u osmišljavanju pojedinih vrsta kvantnih kompjutera.

Začinjeni ili dopingovani atomi silicijuma primeniće se, nema sumnje, u izradi raznovrsnih nanotehnoloških naprava.

--------------------------------------------------------------------------

Nanoklavir

Druga grupa istraživača iz dve pomenute naučne ustanove nedavno je prvi put izvela podešavanje najmanje na svetu klavirske žice. Majušna žica je izvučena iz nanocevčice koja je, u proseku, bila dugačka jedan mikrometar (hiljaditi deo milimetra), a u prečniku imala dva nanometra (milioniti deo).

Kad su je prikačili i zategli, izmerili su kolikom učestalošću treperi – nekoliko desetinki megaherca. Ponašala se kao svaka žica na klaviru ili gitari.

Naravno, svrha proučavanja nije izrada majušnog muzičkog instrumenta (pisano), već treperenje nanožica koje će se koristiti u pojedinim senzorima. Na primer, razlika u titranju može da otkrije jedan jedini virus.

Stanko Stojiljković

Izvor: Politika