Forskare vid RMIT University har konstruerat en ny typ av transistor, byggstenen för all elektronik. Istället för att skicka elektriska strömmar genom kisel, dessa transistorer skickar elektroner genom smala luftgap, där de kan resa obehindrat som i rymden.

Enheten presenterades i materialvetenskapstidskriften Nanobokstäver , eliminerar användningen av halvledare alls, vilket gör den snabbare och mindre benägen att värmas upp.

Huvudförfattare och Ph.D. kandidat i RMITs forskningsgrupp för funktionella material och mikrosystem, Shruti Nirantar, sa att denna lovande proof-of-concept-design för nanochips som en kombination av metall- och luftgap kan revolutionera elektroniken.

"Varje dator och telefon har miljoner till miljarder elektroniska transistorer gjorda av kisel, men den här tekniken når sina fysiska gränser där kiselatomerna kommer i vägen för strömflödet, begränsa hastigheten och orsaka värme, sa Nirantar.

"Vår luftkanaltransistorteknologi har strömmen som flyter genom luften, så det finns inga kollisioner som bromsar det och inget motstånd i materialet för att producera värme."

Kraften hos datorchips - eller antalet transistorer som kläms på ett kiselchip - har ökat på en förutsägbar väg i årtionden, ungefär en fördubbling vartannat år. Men denna framstegstakt, känd som Moores lag, har avtagit de senaste åren när ingenjörer kämpar för att tillverka transistordelar, som redan är mindre än de minsta virusen, ännu mindre.

Nirantar säger att deras forskning är en lovande väg framåt för nanoelektronik som svar på begränsningen av kiselbaserad elektronik.

"Denna teknik tar helt enkelt en annan väg till miniatyriseringen av en transistor i ett försök att upprätthålla Moores lag i flera decennier, " sa Shruti.

Forskningsteamets ledare docent Sharath Sriram sa att designen löste ett stort fel i traditionella solid-kanaltransistorer - de är packade med atomer - vilket innebar att elektroner som passerade genom dem kolliderade, saktade ner och slösade bort energi som värme.

"Föreställ dig att gå på en tättbefolkad gata i ett försök att ta dig från punkt A till B. Folkmassan saktar ner dina framsteg och tömmer din energi, " sa Sriram.

"Att resa i ett vakuum å andra sidan är som en tom motorväg där du kan köra snabbare med högre energieffektivitet."

Men även om detta koncept är uppenbart, vakuumförpackningslösningar runt transistorer för att göra dem snabbare skulle också göra dem mycket större, så är inte lönsamma.

"Vi tar itu med detta genom att skapa ett gap i nanoskala mellan två metallpunkter. Gapet är bara några tiotals nanometer, eller 50, 000 gånger mindre än bredden på ett människohår, men det räcker för att lura elektroner att tro att de färdas genom ett vakuum och återskapa ett virtuellt yttre utrymme för elektroner i luftgapet i nanoskala, " han sa.

Enheten i nanoskala är designad för att vara kompatibel med modern industritillverkning och utvecklingsprocesser. Den har också tillämpningar i rymden – både som elektronik som är resistent mot strålning och för att använda elektronemission för att styra och positionera "nano-satelliter".

"Detta är ett steg mot en spännande teknik som syftar till att skapa något ur ingenting för att avsevärt öka hastigheten på elektroniken och upprätthålla takten i snabba tekniska framsteg, " sa Sriram.