Onderzoekers van RMIT University hebben een nieuw type transistor ontwikkeld, de bouwsteen voor alle elektronica. In plaats van elektrische stromen door silicium te sturen, deze transistoren sturen elektronen door nauwe luchtspleten, waar ze ongehinderd kunnen reizen alsof ze in de ruimte zijn.

Het apparaat onthuld in materiaalwetenschappelijk tijdschrift Nano-letters , elimineert het gebruik van een halfgeleider helemaal, waardoor het sneller en minder snel opwarmt.

Hoofdauteur en Ph.D. kandidaat in RMIT's Functional Materials and Microsystems Research Group, Mevrouw Shruti Nirantar, zei dat dit veelbelovende proof-of-concept-ontwerp voor nanochips als een combinatie van metaal en luchtspleten een revolutie teweeg zou kunnen brengen in de elektronica.

"Elke computer en telefoon heeft miljoenen tot miljarden elektronische transistors gemaakt van silicium, maar deze technologie bereikt zijn fysieke grenzen waar de siliciumatomen de stroom in de weg staan, snelheid beperken en hitte veroorzaken, ' zei Nirantar.

"Onze luchtkanaaltransistortechnologie laat de stroom door de lucht stromen, dus er zijn geen botsingen om het te vertragen en geen weerstand in het materiaal om warmte te produceren."

De kracht van computerchips - of het aantal transistors dat op een siliciumchip is geperst - is decennialang op een voorspelbaar pad toegenomen, ongeveer elke twee jaar verdubbelen. Maar dit tempo van vooruitgang, bekend als de wet van Moore, is de afgelopen jaren vertraagd omdat ingenieurs moeite hebben om transistoronderdelen te maken, die al kleiner zijn dan de kleinste virussen, nog kleiner.

Nirantar zegt dat hun onderzoek een veelbelovende weg vooruit is voor nano-elektronica als reactie op de beperking van op silicium gebaseerde elektronica.

"Deze technologie neemt gewoon een ander pad naar de miniaturisatie van een transistor in een poging om de wet van Moore nog tientallen jaren te handhaven, ' zei Shruti.

Onderzoeksteamleider universitair hoofddocent Sharath Sriram zei dat het ontwerp een grote fout in traditionele solid-channeltransistors oploste - ze zitten vol met atomen - wat betekende dat elektronen die er doorheen gingen botsten, vertraagd en verspilde energie als warmte.

"Stel je voor dat je door een dichtbevolkte straat loopt in een poging om van punt A naar B te komen. De menigte vertraagt ​​je voortgang en put je energie uit, ' zei Sriram.

"Reizen in een vacuüm daarentegen is als een lege snelweg waar je sneller kunt rijden met een hogere energie-efficiëntie."

Maar hoewel dit concept duidelijk is, vacuümverpakkingsoplossingen rond transistors om ze sneller te maken, zouden ze ook veel groter maken, zijn dus niet levensvatbaar.

"We pakken dit aan door een opening op nanoschaal te creëren tussen twee metalen punten. De opening is slechts enkele tientallen nanometers, of 50, 000 keer kleiner dan de breedte van een mensenhaar, maar het is genoeg om elektronen voor de gek te houden door te denken dat ze door een vacuüm reizen en een virtuele buitenruimte voor elektronen opnieuw te creëren binnen de luchtspleet op nanoschaal, " hij zei.

Het apparaat op nanoschaal is ontworpen om compatibel te zijn met moderne fabricage- en ontwikkelingsprocessen in de industrie. Het heeft ook toepassingen in de ruimte, zowel als elektronica die bestand is tegen straling en om elektronenemissie te gebruiken voor het sturen en positioneren van 'nano-satellieten'.

"Dit is een stap in de richting van een opwindende technologie die tot doel heeft iets uit het niets te creëren om de snelheid van elektronica aanzienlijk te verhogen en het tempo van snelle technologische vooruitgang vast te houden, ' zei Sriram.