Transistorer, som används i miljarder på varje datorchip, är numera baserade på material av halvledartyp, vanligtvis kisel. Som kraven på datorchips i bärbara datorer, surfplattor och smartphones fortsätter att stiga, nya möjligheter söks för att tillverka dem billigt, energibesparande och flexibelt.

En forskargrupp vid University of Hamburg under ledning av Dr. Christian Klinke har nu lyckats producera transistorer baserade på en helt annan princip. De använder metallnanopartiklar som är så små att de inte längre visar sin metalliska karaktär under strömflödet utan uppvisar en energiklyfta som orsakas av Coulombs avstötning av elektronerna mellan varandra. Via en styrspänning, detta gap kan förskjutas energiskt och strömmen kan därmed slås på och av efter önskemål. Till skillnad från tidigare liknande tillvägagångssätt, nanopartiklarna deponeras inte som enskilda strukturer, gör produktionen mycket komplex och egenskaperna hos motsvarande komponenter opålitliga, men, istället, de deponeras som tunna filmer med en höjd av endast ett lager av nanopartiklar. Genom att använda denna metod, apparaternas elektriska egenskaper blir justerbara och nästan identiska.

Dessa Coulomb -transistorer har tre huvudsakliga fördelar som gör dem intressanta för kommersiella tillämpningar:Syntesen av metallnanopartiklar genom kolloidal kemi är mycket väl kontrollerbar och skalbar. Det ger mycket små nanokristaller som kan lagras i lösningsmedel och är lätta att bearbeta. Deponeringsmetoden Langmuir-Blodgett tillhandahåller högkvalitativa monoskiktade filmer och kan också implementeras i industriell skala. Därför, detta tillvägagångssätt möjliggör användning av standard litografimetoder för konstruktion av komponenterna och integration i elektriska kretsar, vilket gör enheterna billiga, flexibel, och branschkompatibel. De resulterande transistorerna visar ett kopplingsbeteende på mer än 90% och fungerar upp till rumstemperatur. Som ett resultat, billiga transistorer och datorchips med lägre strömförbrukning är möjliga i framtiden.

Forskningsresultaten har nu publicerats i den vetenskapliga tidskriften Vetenskapliga framsteg .

"Vetenskapligt intressant är att metallpartiklarna ärver halvledarliknande egenskaper på grund av deras lilla storlek. Naturligtvis, det finns fortfarande mycket forskning att göra, men vårt arbete visar att det finns alternativ till traditionella transistorkoncept som kan användas i framtiden inom olika tillämpningsområden ", säger Christian Klinke. "De enheter som utvecklats i vår grupp kan inte bara användas som transistorer, men de är också mycket intressanta som kemiska sensorer eftersom mellanrummen mellan nanopartiklarna, som fungerar som så kallade tunnelbarriärer, reagerar mycket känsligt för kemiska avlagringar. "