Nanotransistors van MIT brengen energierevolutie naar elektronica met innovatie in kwantummechanica

AmsterdamOnderzoekers aan MIT hebben een belangrijke stap gezet in het efficiënter maken van elektronica door zeer kleine transistors te ontwikkelen die slechts enkele nanometers breed zijn. Deze vooruitgang, gebaseerd op doorbraken in de kwantummechanica, is bedoeld om de huidige grenzen van siliciumtransistors te overstijgen. Siliciumtransistors hebben een fysiek probleem dat hen belemmert om bij lagere voltages te functioneren, wat hun energie efficiëntie vermindert. Het team van MIT probeert dit probleem op te lossen met hun minuscule transistors, gemaakt van materialen zoals galliumantimonide en indiumarseen.

Nanoschaaltransistoren bieden verscheidene voordelen:

• Ze functioneren bij lagere spanningen dan traditionele transistoren, wat de energie-efficiëntie verhoogt.
• Hun verticale 3D-ontwerp maakt compactere en krachtigere chips mogelijk.
• Quantumtunneling en insluitingseffecten verbeteren hun prestaties.

Deze transistors functioneren anders dan traditionele omdat ze gebruikmaken van quantumtunneling. Hierbij kunnen elektronen door barrières heen gaan in plaats van eroverheen. Dit maakt het mogelijk om de schakeling efficiënter van aan naar uit te zetten. Wanneer elektronen zich in zeer kleine ruimtes bevinden, verbetert dit hun gedrag, bevordert het tunnelen en verhoogt het de stroom, wat cruciaal is voor toepassingen met hoge snelheid.

Lees ook:

Vandaag · 04:24

Doorbraak in ionenvervoer: sneller opladen en verbeterde biosensing via innovatieve nanochannels

Deze technologie stelt ons in staat om meer transistors op één enkele chip te plaatsen. Dit verhoogt de verwerkingskracht en versnelt berekeningen, wat cruciaal is voor kunstmatige intelligentie. Voor sectoren die snelle berekeningen vereisen, zoals datacenters en wetenschappelijk onderzoek, kan dit leiden tot aanzienlijke verbeteringen in efficiëntie en prestaties.

Ondanks het feit dat deze piepkleine transistors potentie vertonen, zijn er nog obstakels om ze marktklaar te maken. Het vervaardigen van zulke kleine componenten—slechts enkele nanometers groot—vereist een uiterst nauwkeurige productiemethode. Kleine afwijkingen in grootte kunnen het gedrag van elektronen veranderen en de prestaties van de apparaten beïnvloeden. Onderzoekers aan het MIT zetten zich daarom in om hun productiemethoden te verbeteren zodat elke chip uniform is.

Kwantumtunneltransistors zouden op termijn silicium in tal van elektronische apparaten kunnen vervangen. Ze beloven minder energie te verbruiken en meer rekencapaciteit te bieden, wat apparaten zoals smartphones en supercomputers kan transformeren. Hoewel ze momenteel vooral in onderzoekslaboratoria te vinden zijn, zouden deze kleine innovaties wel eens de sleutel kunnen zijn tot efficiëntere elektronica in de toekomst.