Aan het Karlsruhe Institute of Technology (KIT), natuurkundige professor Thomas Schimmel en zijn team hebben een transistor met één atoom ontwikkeld, de kleinste transistor die er bestaat. Deze kwantumelektronica-component schakelt elektrische stroom door gecontroleerde herpositionering van een enkel atoom, nu ook in vaste toestand in een gelelektrolyt. De enkelatoomtransistor werkt bij kamertemperatuur en verbruikt zeer weinig energie, wat geheel nieuwe perspectieven opent voor informatietechnologie. De transistor wordt gepresenteerd in Geavanceerde materialen .

Digitalisering resulteert in een hoog energieverbruik. In geïndustrialiseerde landen, informatietechnologie heeft momenteel een aandeel van meer dan 10% in het totale stroomverbruik. De transistor is het centrale element van digitale gegevensverwerking in rekencentra, pc's, smartphones, of in embedded systemen voor vele toepassingen, van de wasmachine tot het vliegtuig. Een in de handel verkrijgbare goedkope USB-geheugenstick bevat al enkele miljarden transistors. In de toekomst, de single-atom transistor ontwikkeld door professor Thomas Schimmel en zijn team aan het Institute of Applied Physics (APH) van het KIT zou de energie-efficiëntie in de informatietechnologie aanzienlijk kunnen verbeteren. "Dit kwantumelektronica-element maakt schakelenergieën mogelijk die een factor 10 kleiner zijn dan die van conventionele siliciumtechnologieën, 000, " zegt natuurkundige en nanotechnologie-expert Schimmel, die onderzoek doet bij het APH, het Instituut voor Nanotechnologie (INT), en het Material Research Center for Energy Systems (MZE) van het KIT. Eerder dit jaar, Professor Schimmel, die wordt beschouwd als de pionier van de elektronica met één atoom, werd benoemd tot co-directeur van het Center for Single-Atom Electronics and Photonics, gezamenlijk opgericht door KIT en ETH Zürich.

In Geavanceerde materialen , de KIT-onderzoekers presenteren de transistor die de grenzen van miniaturisering bereikt. De wetenschappers produceerden metalen contacten van twee minuten. Tussen hen, er is een opening zo breed als een enkel metaalatoom. "Door een elektrische stuurpuls, we plaatsen een enkel zilveratoom in deze opening en sluiten het circuit, Professor Thomas Schimmel legt uit. "Als het zilveratoom weer wordt verwijderd, het circuit is onderbroken." 's Werelds kleinste transistor schakelt de stroom door de gecontroleerde omkeerbare beweging van een enkel atoom. In tegenstelling tot conventionele kwantumelektronicacomponenten, de enkelatoomtransistor werkt niet alleen bij extreem lage temperaturen nabij het absolute nulpunt, d.w.z. -273°C, maar al op kamertemperatuur. Dit is een groot voordeel voor toekomstige toepassingen.

De single-atom transistor is gebaseerd op een geheel nieuwe technische benadering. De transistor bestaat uitsluitend uit metaal, er worden geen halfgeleiders gebruikt. Dit resulteert in extreem lage elektrische spanningen en, Vandaar, een extreem laag energieverbruik. Tot dusver, KIT's single-atom transistor heeft een vloeibare elektrolyt aangebracht. Nutsvoorzieningen, Thomas Schimmel en zijn team hebben een transistor ontworpen die werkt in een vaste elektrolyt. De gelelektrolyt die wordt geproduceerd door een waterige zilverelektrolyt te geleren met pyrogeen siliciumdioxide, combineert de voordelen van een vaste stof met de elektrochemische eigenschappen van een vloeistof. Op deze manier, zowel de veiligheid als de bediening van de transistor met één atoom zijn verbeterd.