transistoren, zoals gebruikt in miljarden op elke computerchip, zijn tegenwoordig gebaseerd op materialen van het halfgeleidertype, meestal silicium. Aangezien de vraag naar computerchips in laptops, tablets en smartphones blijven stijgen, nieuwe mogelijkheden worden gezocht om ze goedkoop te fabriceren, energiebesparend en flexibel.

Een onderzoeksgroep van de Universiteit van Hamburg onder leiding van Dr. Christian Klinke is er nu in geslaagd om transistors te produceren op basis van een heel ander principe. Ze gebruiken metalen nanodeeltjes die zo klein zijn dat ze onder stroom niet langer hun metallische karakter vertonen, maar een energiekloof vertonen die wordt veroorzaakt door de Coulomb-afstoting van de elektronen onderling. Via een stuurspanning, deze kloof kan energetisch worden verschoven en de stroom kan dus naar wens worden in- en uitgeschakeld. In tegenstelling tot eerdere vergelijkbare benaderingen, de nanodeeltjes worden niet als individuele structuren afgezet, waardoor de productie zeer complex is en de eigenschappen van de bijbehorende componenten onbetrouwbaar, maar, in plaats daarvan, ze worden afgezet als dunne films met een hoogte van slechts één laag nanodeeltjes. Door deze methode toe te passen, de elektrische eigenschappen van de apparaten worden instelbaar en bijna identiek.

Deze Coulomb-transistors hebben drie belangrijke voordelen die ze interessant maken voor commerciële toepassingen:De synthese van metalen nanodeeltjes door colloïdale chemie is zeer goed controleerbaar en schaalbaar. Het levert zeer kleine nanokristallen op die in oplosmiddelen kunnen worden bewaard en gemakkelijk te verwerken zijn. De Langmuir-Blodgett-depositiemethode levert hoogwaardige monolaagfilms op en kan ook op industriële schaal worden geïmplementeerd. Daarom, deze benadering maakt het gebruik van standaard lithografiemethoden mogelijk voor het ontwerp van de componenten en de integratie in elektrische circuits, waardoor de apparaten goedkoop zijn, flexibel, en industrie-compatibel. De resulterende transistoren vertonen een schakelgedrag van meer dan 90% en functioneren tot kamertemperatuur. Als resultaat, goedkope transistors en computerchips met een lager stroomverbruik zijn in de toekomst mogelijk.

De onderzoeksresultaten zijn nu gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang .

"Wetenschappelijk interessant is dat de metaaldeeltjes door hun kleine formaat halfgeleiderachtige eigenschappen erven. er is nog veel onderzoek te doen, maar ons werk laat zien dat er alternatieven zijn voor traditionele transistorconcepten die in de toekomst in verschillende toepassingsgebieden kunnen worden gebruikt", zegt Christian Klinke. "De apparaten die in onze groep zijn ontwikkeld, kunnen niet alleen worden gebruikt als transistors, maar ze zijn ook erg interessant als chemische sensoren omdat de tussenruimten tussen de nanodeeltjes, die fungeren als zogenaamde tunnelbarrières, reageren zeer gevoelig op chemische afzettingen."