골동품 라디오 내부의 피어는 작은 전구처럼 보이는 것을 찾을 수 있습니다. 그들은 실제로 진공 튜브 - 실리콘 트랜지스터의 전임자입니다. 진공 튜브는 1960 년대 공룡의 길을 갔지만, 연구원들은 이제 그들을 다시 살아 나서 트랜지스터보다 더 빠르고 단단한 나노 크기 버전을 만듭니다. 외부 공간의 가혹한 방사선에서도 살아남을 수 있습니다.
지난 세기 초에 개발 된 진공 튜브는 전기 신호를 증폭시키는 최초의 쉬운 방법을 제공했습니다. 전구와 마찬가지로, 그들은 가열 된 필라멘트를 함유 한 유리 전구입니다. 그러나 필라멘트 위에는 두 개의 추가 전극이 있습니다 :금속 그리드와 전구 상단에는 양으로 하전 된 플레이트가 있습니다. 가열 된 필라멘트는 정상의 전자 흐름을 방출하며, 이는 판의 양전하에 끌린다. 전자 흐름 속도는 중간 그리드의 전하에 의해 제어 될 수 있으며, 이는 그리드에 적용되는 작은 전기 신호 (소음의 작은 출력)가 필라멘트에서 플레이트로의 훨씬 더 강한 전자 흐름에서 재현됩니다. 결과적으로 신호가 증폭되어 라우드 스피커로 보낼 수 있습니다.
트랜지스터의 발명 덕분에 진공 튜브는 1950 년대와 60 년대에 느린 사망을 겪었습니다. 특히, 화학적으로 조각 또는 에칭, 실리콘 조각을 통해 트랜지스터를 대량 생성하는 능력. 트랜지스터는 작고 저렴하며 오래 지속되었습니다. 또한 다른 복잡한 입력에 따라 켜지거나 끄기 위해 마이크로 칩으로 포장되어 더 작고 강력한 컴퓨터를위한 길을 닦았습니다.
그러나 트랜지스터는 모든면에서 더 나아지지 않았습니다. 전자는 진공 청소기보다 고체에서 더 천천히 움직입니다. 이는 트랜지스터가 일반적으로 진공관보다 느린 느낌이 듭니다. 결과적으로 컴퓨팅은 가능한 한 빠르지 않습니다. 또한 반도체는 강한 방사선에 취약하며, 이는 충전이 더 이상 제대로 움직이지 않도록 실리콘의 원자 구조를 방해 할 수 있습니다. 그것은 외부 공간과 같은 방사선 간식 환경에서 기술이 필요한 군대와 NASA에게 큰 문제입니다.
캘리포니아의 Moffett Field의 NASA Ames Research Center의 엔지니어 인 Meyya Meyyappan은“당신과 내가 구매하는 컴퓨터는 NASA가 구매하는 것이지만 정확히 같은 방식으로 원하지 않을 것입니다. "방사선 방사선을 방사하는 데 몇 년이 걸립니다. 그렇지 않으면 우주 왕복선이나 우주 정거장에 넣은 컴퓨터가 기본적으로 Zapper가 작동하지 않습니다."
새로운 장치는 오늘날의 트랜지스터와 어제 진공관 사이의 십자가입니다. 작고 쉽게 제조되지만 빠르고 방사선을 방지합니다. "나노 진공 튜브"를 공동으로 개발 한 Meyyappan은 인간적으로 도핑 된 실리콘에서 작은 공동을 에칭하여 만들어 졌다고 말합니다. 공동은 소스, 게이트 및 배수로 3 개의 전극으로 접해 있습니다. 소스와 배수는 150 나노 미터로 분리되고 게이트는 상단에 있습니다. 게이트는 캐비티를 가로 지르는 전자 흐름을 제어하는 반면, 전자는 소스에서 방출됩니다. 오늘 온라인으로 출판 된 논문에서 Applied Physics Letters , Meyyappan과 동료들은 그들의 나노 진공관이 최대 0.46 Terahertz의 주파수에서 작동한다고 추정합니다.
팀의 장치는 진공관을 소형화하려는 첫 번째 시도가 아닙니다. 그러나 이전 작업과는 달리 연구원들은 "적절한"진공을 만들 필요가 없습니다. 소스와 배수의 분리는 너무 작아서 전자가 공기 중의 원자와 충돌 할 가능성이 거의 없습니다. Meyyappan은 대량 생산의 문을 열어주기 때문에 이것은 큰 이점이라고 말합니다.
Imperial College London의 전자 엔지니어 Kristel Fobelets는 동의합니다. "반도체 제조 라인 내의 진공 기술은 제조 비용이 매우 높아질 것"이라고 그녀는 말합니다. 그럼에도 불구하고, 그녀는 나노 진공관은 작동 요구 사항이 아직 현대 트랜지스터와 일치하지 않기 때문에 작업 장치보다 "개념 증명"에 가깝다고주의를 기울이고있다. 예를 들어, 장치를 켜려면 약 10 볼트가 필요하지만 최신 트랜지스터는 약 1V에서 작동합니다. 이와 관련하여 나노 진공관은 현대 회로와 호환되지 않습니다.
그럼에도 불구하고, 잠재력은 훌륭하다고 Meyyappan은 말합니다. 방사선에 대한 새로운 진공 튜브의 고유 한 면역은 군대와 NASA를 많은 시간과 비용을 절약 할 수있는 반면, 빠른 운영으로 인해 소위 Terahertz 기술의 드문 후보가됩니다. 전자기 스펙트럼의 마이크로파와 적외선 사이에 앉아 Terahertz 지역은 특정 분자의 "지문"을 선택할 수 있습니다. 따라서이 기술은 공항에서 불법 약물을 안전하게 스캔하는 데 사용될 수 있습니다.
진공관은 복귀를 할 준비가되어 있습니까? Meyyappan은 그렇게 생각합니다. "우리는 진공 청소기의 최고를 결합하고 있으며, 지난 50 년 동안 통합 회로 제조에 대해 배운 것 중 최고입니다."
