Au Karlsruhe Institute of Technology (KIT), le physicien professeur Thomas Schimmel et son équipe ont développé un transistor à un seul atome, le plus petit transistor existant. Ce composant d'électronique quantique commute le courant électrique par repositionnement contrôlé d'un seul atome, maintenant aussi à l'état solide dans un électrolyte en gel. Le transistor à un seul atome fonctionne à température ambiante et consomme très peu d'énergie, qui ouvre des perspectives entièrement nouvelles pour les technologies de l'information. Le transistor est présenté dans Matériaux avancés .

La numérisation entraîne une consommation d'énergie élevée. Dans les pays industrialisés, les technologies de l'information représentent actuellement plus de 10 % de la consommation totale d'énergie. Le transistor est l'élément central du traitement numérique des données dans les centres de calcul, PC, smartphone, ou dans des systèmes embarqués pour de nombreuses applications de la machine à laver à l'avion. Une clé USB bon marché disponible dans le commerce contient déjà plusieurs milliards de transistors. À l'avenir, le transistor à un seul atome développé par le professeur Thomas Schimmel et son équipe à l'Institut de physique appliquée (APH) du KIT pourrait considérablement améliorer l'efficacité énergétique dans les technologies de l'information. "Cet élément d'électronique quantique permet de commuter des énergies inférieures à celles des technologies silicium classiques d'un facteur 10, 000, " dit le physicien et expert en nanotechnologie Schimmel, qui mène des recherches à l'APH, l'Institut de nanotechnologie (INT), et le Centre de recherche sur les matériaux pour les systèmes énergétiques (MZE) du KIT. Plus tôt cette année, Professeur Schimmel, qui est considéré comme le pionnier de l'électronique à un seul atome, a été nommé codirecteur du Center for Single-Atom Electronics and Photonics établi conjointement par le KIT et l'ETH Zurich.

Dans Matériaux avancés , les chercheurs du KIT présentent le transistor qui atteint les limites de la miniaturisation. Les scientifiques ont produit des contacts métalliques de deux minutes. Entre eux, il y a un espace aussi large qu'un seul atome de métal. « Par une impulsion électrique de commande, nous positionnons un seul atome d'argent dans cet espace et fermons le circuit, " explique le professeur Thomas Schimmel. " Lorsque l'atome d'argent est à nouveau retiré, le circuit est interrompu." Le plus petit transistor du monde commute le courant par le mouvement réversible contrôlé d'un seul atome. Contrairement aux composants classiques de l'électronique quantique, le transistor à un seul atome ne fonctionne pas seulement à des températures extrêmement basses proches du zéro absolu, soit -273°C, mais déjà à température ambiante. C'est un gros avantage pour les applications futures.

Le transistor à un seul atome repose sur une approche technique entièrement nouvelle. Le transistor est exclusivement constitué de métal, aucun semi-conducteur n'est utilisé. Il en résulte des tensions électriques extrêmement basses et, Par conséquent, une consommation d'énergie extrêmement faible. Jusque là, Le transistor à un seul atome de KIT a appliqué un électrolyte liquide. Maintenant, Thomas Schimmel et son équipe ont conçu un transistor qui fonctionne dans un électrolyte solide. L'électrolyte en gel produit par gélification d'un électrolyte d'argent aqueux avec du dioxyde de silicium pyrogène combine les avantages d'un solide avec les propriétés électrochimiques d'un liquide. De cette façon, la sécurité et la manipulation du transistor à un seul atome sont améliorées.