Supergeleidende transistor met koolstof nanobuis

Onderzoekers van de Technische Universiteit Delft en de Stichting FOM hebben met behulp van een koolstof nanobuis een supergeleidende nanotransistor gemaakt. Het onderzoek is niet alleen van belang voor de fundamentele kennis over koolstof nanobuisjes en de verdere verbetering van transistoren maar opent ook de mogelijkheid om een hele reeks natuurkundige theorieën experimenteel te toetsen.
De elektroden van de Delftse quantumtransistor bestaan uit zeer kleine supergeleidende metalen draadjes; het koolstof nanobuisje dat de elektroden verbindt is een zogenoemde ‘quantum dot’. Quantum dots zijn zodanig kleine structuren dat ze zich gedragen als individuele atomen. In theorie wist men al dat een supergeleidende transistor te maken viel door tussen supergeleidende elektroden een nanobuisje aan te brengen. De Delftse onderzoekers Pablo Jarillo-Herrero, Jorden van Dam (FOM-promovendus) en Leo Kouwenhoven hebben dit nu in de praktijk gerealiseerd. Het onderzoek is niet alleen van belang voor de fundamentele kennis over koolstof nanobuisjes en de verdere verbetering van transistoren, maar opent ook de mogelijkheid om een hele reeks natuurkundige theorieën experimenteel te toetsen.
De onderzoekers hebben kunnen profiteren van een excellente samenwerking tussen de diverse onderzoeksgroepen in het Kavli Instituut voor Nanoscience in Delft. In Delft bestaat een lange historie in het nano-onderzoek en in supergeleiding in het bijzonder. Zo wordt er al jaren vruchtbaar onderzoek gedaan aan supergeleidende kwantumbits. Daarnaast waren onderzoekers van het instituut er (samen met Philips) al in geslaagd om een min of meer vergelijkbare supergeleidende transistor te maken, maar dan niet met behulp van nanobuisjes maar met nanowires, nanometer dunne draadjes.
Een van de interessante aspecten van het nu behaalde resultaat is dat met diverse kwantumtransistoren complexe schakelingen kunnen worden gemaakt. Dit soort schakelingen zouden op lange termijn belangrijke bouwstenen kunnen zijn in een kwantumcomputer.

Een artistieke impressie van de supergeleidende nanotransistor die Delftse onderzoekers hebben gerealiseerd met behulp van een koolstof nanobuisje. (Illustratie: TUDelft/Tremani)