Supergeleidende transistor met koolstof nanobuis
Onderzoekers van de Technische Universiteit Delft en de Stichting FOM hebben met behulp van een koolstof nanobuis een supergeleidende nanotransistor gemaakt. Het onderzoek is niet alleen van belang voor de fundamentele kennis over koolstof nanobuisjes en de verdere verbetering van transistoren maar opent ook de mogelijkheid om een hele reeks natuurkundige theorieën experimenteel te toetsen. De onderzoekers publiceren hun resultaten in de Nature van 23 februari 2006.
Transistoren zijn sinds hun uitvinding in 1947 steeds beter en sneller geworden. Om transistoren, en dus onze elektronica, nog verder te kunnen verbeteren, zijn onderzoekers voortdurend op zoek naar nieuwe materialen en toepassing van andere natuurkundige principes. De onderzoekers uit Delft gebruiken voor hun transistoren één van de meest veelbelovende nieuwe materialen: uiterst kleine buisjes van koolstof (koolstof nanobuisjes). De elektrische eigenschappen van deze nanostructuren worden beschreven door de quantummechanica.
De elektrodes van de Delftse quantumtransistor bestaan uit zeer kleine supergeleidende metalen draadjes; het koolstof nanobuisje dat de elektrodes verbindt is een zogenaamde 'quantum dot'. Quantum dots zijn zodanig kleine structuren dat ze zich gedragen als individuele atomen. In theorie wist men al dat een supergeleidende transistor te maken viel door tussen supergeleidende elektrodes een nanobuisje aan te brengen. De Delftse onderzoekers Pablo Jarillo-Herrero, Jorden van Dam (FOM-promovendus) en Leo Kouwenhoven hebben dit nu in de praktijk gerealiseerd. Het onderzoek is niet alleen van belang voor de fundamentele kennis over koolstof nanobuisjes en de verdere verbetering van transistoren, maar opent ook de mogelijkheid om een hele reeks natuurkundige theorieën experimenteel te toetsen.
De onderzoekers hebben kunnen profiteren Jarillo-Herrero van een excellente samenwerking tussen de diverse onderzoeksgroepen in het Kavli Instituut voor Nanoscience in Delft. In Delft is een lange historie in het nano-onderzoek en in supergeleiding in het bijzonder. Zo wordt er al jaren vruchtbaar onderzoek gedaan aan supergeleidende quantumbits. Daarnaast waren onderzoekers van het instituut er (samen met Philips) al in geslaagd om een min of meer vergelijkbare supergeleidende transistor te maken, maar dan niet met behulp van nanobuisjes maar met nanowires, nanometer dunne draadjes (publicatie in juli 2005 in Science; zie Halfgeleider en supergeleider gecombineerd op nanoschaal.
Een van de interessante aspecten van het nu behaalde resultaat is dat met verscheidene quantumtransistoren complexe schakelingen kunnen worden gemaakt. Dit soort schakelingen zouden op lange termijn belangrijke bouwstenen kunnen zijn in een quantumcomputer.
Meer informatie bij prof.dr.ir. Leo Kouwenhoven, telefoon: (015) 278 60 64.