Einem Forscherteam ist es gelungen, einen Transistor zu konstruieren, der nur auf Basis eines Silberatoms einen Stromkreis schalten kann. „Der Einzelatom-Transistor funktioniert durch die kontrollierte Umlagerung eines einzigen Silberatoms“, erklärt der Wissenschafter Thomas Schimmel, Leiter der Arbeitsgruppe am Dfg-Zentrum für funktionelle Nanostrukturen der Universität Karlsruhe in einer Aussendung. „Bei der Entwicklung haben wir einen neuen Ansatz realisiert“,
so Schimmel.

Der Einzelatom-Transistor funktioniert wie ein Schalter, wobei ein kleines Atom die winzige Lücke zwischen zwei polaren Metallelektronen schließt und damit einen Stromfluss ermöglicht. „Dieses Atom lassen wir dann hin- und herklappen, so dass der Stromkreis entweder geöffnet oder geschlossen ist“, erläutert Schimmel. Die Steuerspannung einer unabhängigen dritten Elektrode kontrolliert, wie bei jedem herkömmlichen Transistor, von außen die Lage des Atoms und somit den Stromfluss. Zudem sei der Prozess verlustfrei. Dadurch, dass nur ein Atom verwendet wird, entsteht keine Wärme.

In vielfältiger Weise bieten sich der äußerst kleinen Entwicklung Einsatzmöglichkeiten, zumal die Bauteile technischer Geräte immer kleiner werden sollen. „Aufgrund der Tatsache, dass das einzige bewegliche Teil in diesem Modell das „Brücken-Atom“ ist, kann das neu entwickelte System – im Gegensatz zu herkömmlichen Technologien – darüber hinaus auch bei extrem hohen Frequenzen arbeiten und dabei, mit nur wenigen Millivolt benötigter Spannung, sogar Strom sparen“, meint Schimmel.

Die praktische Anwendbarkeit der Entwicklung sieht Schimmel in der Kombination des atomaren Transistors mit Bauteilen aus der Makrotechnik. „Es ist entscheidend, dass sich diese beiden Welten mithilfe von Schnittstellen verbinden lassen. So können beispielsweise mit dem Strom, der durch ein einzelnes Transistor-Atom fließt, über einen konventionellen Verstärker elektrische Geräte angeschlossen werden.“

Universität Karlsruhe
Dfg-Zentrum für funktionelle Nanostrukturen
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