transistor, utilizzato in miliardi su ogni chip di computer, sono oggi basati su materiali di tipo semiconduttore, solitamente silicio. Poiché le richieste di chip per computer nei laptop, tablet e smartphone continuano a crescere, si stanno cercando nuove possibilità per fabbricarli a buon mercato, risparmio energetico e flessibilità.

Un gruppo di ricerca dell'Università di Amburgo guidato dal Dr. Christian Klinke è ora riuscito a produrre transistor basati su un principio completamente diverso. Usano nanoparticelle metalliche che sono così piccole che non mostrano più il loro carattere metallico sotto il flusso di corrente ma mostrano un gap energetico causato dalla repulsione coulombiana degli elettroni tra loro. Tramite una tensione di controllo, questo divario può essere spostato energicamente e la corrente può quindi essere accesa e spenta a piacimento. A differenza di precedenti approcci simili, le nanoparticelle non si depositano come strutture individuali, rendendo la produzione molto complessa e le proprietà dei componenti corrispondenti inaffidabili, ma, Invece, si depositano come film sottili con un'altezza di un solo strato di nanoparticelle. Utilizzando questo metodo, le caratteristiche elettriche dei dispositivi diventano regolabili e pressoché identiche.

Questi transistor Coulomb hanno tre vantaggi principali che li rendono interessanti per applicazioni commerciali:La sintesi di nanoparticelle metalliche mediante chimica colloidale è molto ben controllabile e scalabile. Fornisce nanocristalli molto piccoli che possono essere conservati in solventi e sono facili da elaborare. Il metodo di deposizione Langmuir-Blodgett fornisce film monostrato di alta qualità e può essere implementato anche su scala industriale. Perciò, questo approccio consente l'uso di metodi di litografia standard per la progettazione dei componenti e l'integrazione nei circuiti elettrici, che rende i dispositivi poco costosi, flessibile, e compatibile con il settore. I transistor risultanti mostrano un comportamento di commutazione superiore al 90% e funzionano fino alla temperatura ambiente. Di conseguenza, in futuro saranno possibili transistor economici e chip per computer con un consumo energetico inferiore.

I risultati della ricerca sono stati ora pubblicati sulla rivista scientifica Progressi scientifici .

"Scientificamente interessante è che le particelle metalliche ereditano proprietà simili a quelle dei semiconduttori a causa delle loro piccole dimensioni. Naturalmente, c'è ancora molta ricerca da fare, ma il nostro lavoro mostra che esistono alternative ai tradizionali concetti di transistor che possono essere utilizzate in futuro in vari campi di applicazione", dice Christian Klinke. "I dispositivi sviluppati nel nostro gruppo non possono essere utilizzati solo come transistor, ma sono anche molto interessanti come sensori chimici perché gli interstizi tra le nanoparticelle, che fungono da cosiddette barriere a tunnel, reagiscono molto sensibili ai depositi chimici."