Bugün hayatımızı kolaylaştıran neredeyse bütün elektronik aletlerin içerisinde milyonlarca transistör bulunur. Aslında transistörler için elektroniğin temel yapı taşı da diyebiliriz. Basitçe tanımlamak gerekirse,elektronik devrelerde anahtarlama görevi yapan yarı iletken devre elemanlarına transistör denir.İlk transistör1947 yılında icat edildi. Transistörün keşfiyle birlikte birçok elektronik ürünün yolu açıldı ve bu alanda yapılan icatlar hızlı şekilde artmaya başladı.Transistörün icadı kadar önemli olan bir diğer konuda transistörün büyüklüğüdür.Transistör büyüklüğü bilgisayar teknolojisini geliştirmede neredeyse en önemli etkendir. Transistörleriniz ne kadar küçük olursa, bir çipe daha fazla sığabilir ve işlemcinizin daha hızlı ve daha verimli olmasını sağlayabilirsiniz.

Örneğin Intel‘in 10 çekirdekli işlemcisi Xeon Westmere-EX‘te yaklaşık olarak 6.8 milyar transistör bulunuyor.Bu sayıyı göz önüne aldığımızda, transistörlerin ve transistör boyutlarının teknolojik ilerlemede ne kadar önemli bir role sahip olduğunu kestirebiliriz.

Karsluhe Teknoloji Enstitüsü’nde görevli bilim adamları dünyanın en küçük transistörünü ürettiklerini açıkladılar. Üstelik transistör oda sıcaklığında çok düşük enerjiyle çalışıyor.

Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü’nden (KIT), fizik profesörü Thomas Schimmel ve ekibi kuantum elektroniğinde devir açacak bir buluşa imza attılar. Schimmel ve ekibinin geliştirdiği transistör tek bir atom hareketiyle elektronik devresini açıp kapatabiliyor. Üstelik bu tek atomlu transistör, oda sıcaklığında çalışıyor ve çok az enerji tüketiyor.

Nature Physics‘in verdiği bilgiye göre, tek bir bakır pitalokyanin molekülü, bir düzine indiyum atomu ve induyum arsenik kullanarak elde edilen transistörün çalışma mekanizması ise şu şekilde işliyor.

Kaynak(gate) gerilimini kontrol etmek isteyen bilim adamları atomların yerlerini değiştirerek akım modülasyonu sağlıyorlar. Kaynak (gate) gerilim modüle edilerek, aynı genel transistörlerde olduğu gibi genel mekanikler devre dışı bırakılıyor. Bu şekilde kaynak (gate) gerilimini modüle edebiliyorlar. Böylece emiter ve kollektör arasındaki gerilimi ayarlamak mümkün hale geliyor.

Çağımızın en büyük nimetlerinden olan ve gündelik hayatımızın değişmez bir parçası haline gelen dijitalleşme beraberinde büyük bir enerji ihtiyacını da gerektiriyor. Gelişmiş bir ülkede bilişim teknolojileri tüm enerji sarfiyatının yüzde 10’unu oluşturuyor. En küçük bir USB bellekte bile milyonlarca transistör olduğunu düşünecek olursak, yeni geliştirilen transistör enerji alanında da çığır açan bir buluş olarak kayıtlara geçebilir.

Fizikçi ve nano-teknoloji uzmanı Schimmel, geliştirdikleri tek atomlu transistörün günümüz silikon bazlı transistörlerine oranla 10.000 kat daha az enerji tükettiğini belirtiyor. Transistörü geliştiren Profesör Schimmel, bu yıl başında KIT Tek-Atom Elektroniği ve Fotonik Merkezi’nin eş başkanı olarak atanmış.

Transistör, iki metal arasında bir atom boşluğu kalacak şekilde konumlandırılması ve bu araya elektrik akımıyla gümüş atomu yerleştirilmesi mantığıyla çalışıyor. Boşluğa gümüş atomunun konmasıyla devre tamamlanıyor. Gümüş atomu yerinden alındığında ise devre kesiliyor. Bu işlem bilim adamlarınca kontrol edilebiliyor.

Buna benzer kuantum devreleri elektronik dünyasında bulunuyor. Ancak, bu devreler genel itibariyle yarı iletkenlerle ve mutlak sıfıra yakın sıcaklıkta çalışıyor. Schimmel ve ekibinin geliştirdiği transistörün en büyük özelliği ise bu iki sorunu ortadan kaldırması. Bu da geleceğe yönelik yeni imkanların kapısını aralayabilir.

Tek atomlu transistörün yarı iletken yerine tam iletken metal kullanması bir ilki teşkil ediyor. Bu sayede çok düşük voltaj değerleriyle düşük ısıda çalışabiliyor. Bugüne kadarki testlerde transistör sıvı elektrolitlerde çalıştırılmış. Bu konuda da çalışmalar yapan bilim adamları transistörü katı elektrolitlerde çalışır hale getirmişler. Ayrıca, sıvılaştırılmış gümüş elektroliti pirojenik silikon dioksit ile jel hale getirerek transistörü bunun içinde çalıştırmışlar. Jelin, sıvı ve katı elektrolitlerin özelliklerini barındırması sayesinde transistörün hem güvenliği hem de kullanımı iyileştirilmiş.

Bilim, Teknoloji ve Mühendislik
Mustafa Demir
Makine Mühendisliği

Bir Cevap Yazın