No Karlsruhe Institute of Technology (KIT), o físico Professor Thomas Schimmel e sua equipe desenvolveram um transistor de átomo único, o menor transistor existente. Este componente de eletrônica quântica muda a corrente elétrica por meio do reposicionamento controlado de um único átomo, agora também no estado sólido em um eletrólito de gel. O transistor de átomo único funciona à temperatura ambiente e consome muito pouca energia, que abre perspectivas inteiramente novas para a tecnologia da informação. O transistor é apresentado em Materiais avançados .

A digitalização resulta em um alto consumo de energia. Nos países industrializados, a tecnologia da informação atualmente tem uma participação de mais de 10% no consumo total de energia. O transistor é o elemento central do processamento digital de dados em centros de computação, PCs, smartphones, ou em sistemas embarcados para muitas aplicações, desde a máquina de lavar até o avião. Um stick de memória USB de baixo custo disponível comercialmente já contém vários bilhões de transistores. No futuro, o transistor de átomo único desenvolvido pelo professor Thomas Schimmel e sua equipe no Instituto de Física Aplicada (APH) do KIT pode aumentar consideravelmente a eficiência energética na tecnologia da informação. "Este elemento eletrônico quântico permite comutar energias menores do que as das tecnologias convencionais de silício por um fator de 10, 000, "diz o físico e especialista em nanotecnologia Schimmel, que realiza pesquisas no APH, o Instituto de Nanotecnologia (INT), e o Centro de Pesquisa de Materiais para Sistemas de Energia (MZE) do KIT. No início deste ano, Professor Schimmel, que é considerado o pioneiro da eletrônica de átomo único, foi nomeado Co-Diretor do Centro de Eletrônica de Atom Único e Fotônica estabelecido em conjunto pelo KIT e ETH Zurich.

No Materiais avançados , os pesquisadores do KIT apresentam o transistor que chega ao limite da miniaturização. Os cientistas produziram dois contatos metálicos minúsculos. Entre eles, há uma lacuna tão grande quanto um único átomo de metal. "Por um pulso de controle elétrico, posicionamos um único átomo de prata nesta lacuna e fechamos o circuito, "O professor Thomas Schimmel explica." Quando o átomo de prata é removido novamente, o circuito é interrompido. "O menor transistor do mundo muda a corrente por meio do movimento reversível controlado de um único átomo. Ao contrário dos componentes eletrônicos quânticos convencionais, o transistor de átomo único não funciona apenas em temperaturas extremamente baixas próximas do zero absoluto, ou seja, -273 ° C, mas já à temperatura ambiente. Esta é uma grande vantagem para aplicações futuras.

O transistor de átomo único é baseado em uma abordagem técnica totalmente nova. O transistor consiste exclusivamente em metal, nenhum semicondutor é usado. Isso resulta em tensões elétricas extremamente baixas e, portanto, um consumo de energia extremamente baixo. Até aqui, O transistor de átomo único do KIT aplicou um eletrólito líquido. Agora, Thomas Schimmel e sua equipe projetaram um transistor que funciona em um eletrólito sólido. O eletrólito em gel produzido pela gelificação de um eletrólito de prata aquoso com dióxido de silício pirogênico combina as vantagens de um sólido com as propriedades eletroquímicas de um líquido. Desta maneira, tanto a segurança quanto o manuseio do transistor de átomo único são aprimorados.