量子干涉可能會帶來更小 更節(jié)能的晶體管

來自倫敦瑪麗女王大學、牛津大學、蘭卡斯特大學和滑鐵盧大學的國際研究小組開發(fā)了一種新型單分子晶體管，利用量子干涉來控制電子流動?！蹲匀患{米技術(shù)》上發(fā)表的一篇論文描述了這種晶體管，為在電子設(shè)備中使用量子效應(yīng)開辟了新的可能性。

晶體管是現(xiàn)代電子產(chǎn)品的基本構(gòu)建模塊。它們用于放大和切換電信號，對于從智能手機到宇宙飛船的一切都至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)的晶體管制造方法(涉及將硅蝕刻成微小通道)已達到其極限。

隨著晶體管變得越來越小，它們的效率越來越低，并且容易出錯，因為即使在應(yīng)該關(guān)閉的情況下，電子也可能通過一種稱為量子隧道效應(yīng)的過程泄漏通過該器件。研究人員正在探索新型的開關(guān)機制，可以與不同的材料一起使用以消除這種影響。

在瑪麗皇后學院物理與化學科學學院Jan Mol教授、James Thomas博士及其小組研究的納米級結(jié)構(gòu)中，量子力學效應(yīng)占主導(dǎo)地位，電子表現(xiàn)為波而不是粒子。利用這些量子效應(yīng)，研究人員構(gòu)建了一種新的晶體管。

晶體管的導(dǎo)電溝道是單個鋅卟啉，這是一種可以導(dǎo)電的分子。卟啉夾在兩個石墨烯電極之間，當向電極施加電壓時，可以使用量子干涉來控制通過分子的電子流。

干涉是當兩個波相互作用并相互抵消(相消干涉)或相互增強(相長干涉)時發(fā)生的現(xiàn)象。在新晶體管的例子中，研究人員通過控制電子流經(jīng)鋅卟啉分子時是建設(shè)性(開啟)還是破壞性(關(guān)閉)干擾來打開和關(guān)閉晶體管。

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