Orbitalen

Fra Aktuel Naturvidenskab
5/2000

Af Jesper Nygård og Carsten R. Kjaer

Jesper Nygård er ph.d., ansat som post. doc. ved NBI, Ørsted Laboratoriet, Københavns Universitet Universitetsparken 5 2100 Kbh. Ø

nygard@nbi.dk

Carsten R. Kjaer, Aktuel Naturvidenskab

crk@aktuelnat.au.dk

www.aktuelnat.au.dk


Andre artikler

Nanorør-transistor
- nye effekter påvist af danske forskere

Såkaldte nano-rør kan blive en vigtig brik i udviklingen af fremtidens teknologi. Nye opdagelser gjort af en dansk forskergruppe er et skridt på vejen.

Der har de senere år været stigende forskningsmæssig interesse omkring elektroniske komponenter baseret på enkelte molekyler i stedet for f.eks. halvlederkrystaller, som kendes fra sædvanlige mikrochips. Dette skyldes, at grænsen for, hvor kompakte enheder, man kan fremstille udfra traditionelle teknikker, snart er nået. Derfor drejes fokus gradvist mod molekylære komponenter, og her stilles der specielt store forventninger til de såkaldte nanorør - lange, tynde molekyler, som udelukkende består af kulstofatomer arrangeret i en rørlignende struktur, der mest af alt minder om en cylinder af hønsenet.

Et stykke af et nanorør, et molekyle som består af kulstofatomer.

 

Transistor styret af en enkelt elektron

Udgangspunktet for alle elektroniske kredsløb er transistorer. Det er komponenter, der fungerer som ventiler for strøm og dermed styrer de signaler, som løber i kredsløbene, f.eks. når en mikroprocessor udfører en beregning. Normalt kan man tænke på strøm i et elektronisk kredsløb som en flod af elektrisk ladning. I takt med, at komponenterne gøres mindre og mindre, viser det sig imidlertid, at enkelte elektroner kan spille en rolle. Dette er især relevant for nanoskala-komponenter (1 nanometer = 1 milliontedel mm). Her kan een enkelt elektron i nogle tilfælde styre, hvordan transistoren opfører sig, og ultimativt kan man forestille sig en computer, hvor bare få elektroner løber i mikroprocessoren, som man derfor kan gøre ekstremt lille og hurtig.

Elektronens spin

Forskellige former for "enkelt-elektron transistorer" har været kendt i en årrække, og de sidste par år er det lykkedes, blandt andre for en dansk forskergruppe ved Ørsted Laboratoriet, Københavns Universitet, at lave sådanne ud fra nanorør. For nyligt har forskergruppen opnået en usædvanlig god elektrisk ledningsevne i en nanorør-transistor, hvorved helt specielle effekter kan observeres. I det seneste eksperiment, som netop er publiceret i tidsskriftet Nature, er det ikke elektronens ladning, men dens magnetiske egenskaber, det såkaldte spin, der kontrollerer transistoren. Dette er helt nyt for en nanotransistor. Inden for kvantemekanikken, som beskriver den atomare verden, spiller spin en helt speciel rolle, og det faktum, at elektronens spin styrer transistoren giver også anledning til nye, overraskende effekter. F.eks. kan transistoren skelne mellem, om der er et lige eller ulige antal elektroner på nanorøret; hvis der er et lige antal, blokerer den for strømmen, mens transistoren kan åbne for strømmen, hvis der er et ulige antal.

Nye opdagelser venter!

Resultatet er af fundamental betydning for forståelsen af elektroniske komponenter baseret på molekyler, og det er af stor forskningsmæssig interesse. Der ligger formodentlig mange nye opdagelser og venter forude, da nanorørstransistoren udgør et helt lille laboratorium, hvor nye fascinerende effekter kan studeres. På længere sigt vil denne grundforskning forhåbentlig også få betydning for videreudviklingen af ultra-små og hurtige elektroniske komponenter.

3D-illustration (AFM-billede) af et nanorør (grønt), der hænger frit - som en hængebro - mellem to guldelektroder og ligeledes udgør en transistor. Illustration: Jesper Nygård
Nanorørstransistoren. Et nanorør (grønt) ligger henover to guld-elektroder på en silicium chip (blå). Elektroderne er adskilt af et gab på ca. 100 nm, men nanorøret forbinder dem og styrer derfor, hvor stor strøm der kan løbe i kredsløbet. Billederne er taget med et såkaldt "Atomic Force Microscope" (AFM). Illustration: Jesper Nygård

 

Videre læsning:

Nygårds hjemmeside: Artiklen i Nature fra den 16. november kan ses på www.nbi.dk/~nygard

Harddisken
  Viden Om
  Agenda
  Troldspejlet
  Snushanen
  Programoversigt
  IT nyheder fra
IT artikler
  Videnskabsartikler
  Universet fra A-Z
  Faktor 10
  Tema
  Hvad er orbitaler?
  Debat
  Haugaards Hjørne
  Billedgalleri
  Postkort
  Nyhedsbrev
  Orbitalen som startside
Spørg naturvidenskaben
  LinkOrama