АТОМНІ ТРАНЗИСТОРИ
Одна можлива заміна кремнієвих чіпів - транзистори, створені з окремих атомів. Якщо кремнієві транзистори перестають функціонувати справно, тому що проводи й шари в мікросхемах зменшуються до атомного масштабу, то чому не почати все наново й не проводити обчислення на атомах?
Це можна реалізувати, зокрема, за допомогою молекулярних транзисторів. Транзистор - це перемикач, який дає змогу контролювати струм у провіднику. Кремнієвий транзистор можна замінити однією молекулою, яка утворюється при взаємодії, наприклад, ро- таксанів з бензолтіолом. Така молекула виглядає, як довга трубка, що має посередині круглу “клямку”, або клапан, з атомів. У звичних умовах струм вільно тече цією трубкою, тобто вона проводить електрику. Однак можна й повернути “клямку” і перекрити струм. У такому разі ціла молекула виконує функцію перемикача, що керує потоком електрики. В одному положенні “клямка” пропускає струм, і це може представляти число “1”. Якщо “клямку” повернути, струм зупиняється, і це представляє число “0”. Отже, за допомогою молекул можна передавати цифрові повідомлення.
Молекулярні транзистори вже існують. Кілька корпорацій оголосили, що створили транзистори з окремих молекул. Однак, аби ці транзистори стали придатними для комерційного застосування, треба ще навчитися правильно включати їх в електричний ланцюг і розробити технологію масового виробництва.
Один перспективний кандидат на роль молекулярного транзистора - це так званий графен, який уперше відокремили від графіту 2004 року Андре Ґейм і Костя Новосьолов з Манчестерського університету; за це вони одержали Нобелівську премію. Графен - це як одинарний шар графіту. На відміну від вуглецевих нанотрубок, які є аркушами з атомів вуглецю, скрученими в довгі вузькі трубки, графен - це окремий шар вуглецю завтовшки лише один атом. Подібно до вуглецевих нанотрубок, графен представляє новий стан речовини, і зараз науковці досліджують його дивовижні властивості, у тому числі електропровідність. “З погляду фізики графен - це золота жила. Його можна досліджувати віками”, - зауважує Новосьолов." (До того ж графен - найміцніший з усіх відомих науці матеріалів. Якби можна було помістити слона на олівець, а олівець поставити на аркуш графену, то графен би не тріснув.)
За допомогою стандартних технологій, які застосовують у комп’ютерній галузі, група науковців під керівництвом Новосьоло- ва створила такі маленькі транзистори, яких іще не бувало. Тонкими пучками електронів у графені вирізали канали, й утворився найменший у світі транзистор: один атом завтовшки і десять завширшки. (На сьогодні найменші молекулярні транзистори мають розмір близько ЗО нанометрів. Найменші транзистори Новосьолова ще в тридцять разів менші.)
Ці графенові транзистори такі малі, що, фактично, можуть представляти собою абсолютну межу для молекулярних транзисторів. Якщо зробити транзистор іще меншим, то принцип невизначеності візьме гору й електрони почнуть просочуватися з транзистора, руйнуючи його властивості. “Це, практично, найменший транзистор, який тільки можливо виготовити”, - каже Новосьолов.12
На роль молекулярних транзисторів є декілька перспективних кандидатів, однак справжня проблема тут значно буденніша: як включити ці транзистори в електричний ланцюг і як зробити з них комерційно життєздатний продукт. Створити окремий молекулярний транзистор не достатньо. Відомо, що молекулярними транзисторами надзвичайно складно маніпулювати, оскільки вони можуть бути в тисячі разів тоншими за людську волосину. Розробити технологію їх масового виробництва - надскладне завдання. На сьогодні такої технології немає.
Приміром, графен - настільки новий матеріал, що науковці ще не знають, як виготовляти його у великих кількостях. Науковці можуть виготовити лише 0,1 міліметра чистого графену - очевидно, що цього надто мало для комерційного застосування. Є надія на те, що вдасться знайти процес самозбирання молекулярного транзистора. У природі іноді трапляються групи молекул, що самостійно організуються в чітку структуру, немов чарами. Досі ще нікому не вдалося надійно
