Les chercheurs de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) viennent de présenter ce qui est probablement le plus petit transistor du monde. Développé par Thomas Schimmel et son équipe, ce composant électronique quantique utilise le déplacement d'un seul atome pour commuter un circuit électrique. Et le processus fonctionne à température ambiante !
Le développement d'un transistor atomique est peut-être le stade où la loi de Moore, qui régit la densité des transistors, va atteindre sa limite. D'après notre compréhension actuelle de la physique, il est par principe impossible de réaliser un transistor plus petit qu'un atome. L'encombrement de ces structures miniatures bénéficie non seulement d'une densité d'intégration supérieure, mais également de leur faible consommation d'énergie. Ce point est particulièrement important car une densité des transistors plus élevée induit une dissipation d'énergie supérieure pour une surface plus petite, et donc des problèmes thermiques. La plus simple des clés USB contient des milliards de transistors. Pour effectuer une commutation, le nouveau transistor atomique nécessite à peine 0,1 % de l'énergie d'un transistor classique.
 
Les chercheurs de l'Institut de technologie de Karlsruhe décrivent ce transistor de manière détaillée sur le site de la revue Advanced Materials. Un espace de la largeur d'un atome métallique est ménagé entre deux minces contacts de métal. Une impulsion de commande électrique permet de pousser un atome d'argent dans cet espace, et donc de fermer le commutateur. Il est ensuite possible de déplacer cet atome à l'aide d'une nouvelle impulsion pour rouvrir le commutateur. Cependant, contrairement à d'autres composants électroniques quantiques, il n'est pas nécessaire de maintenir ce transistor à des températures extrêmement basses, proches du zéro absolu, puisqu'il fonctionne à température ambiante.
 
Il est intéressant que ce transistor soit intégralement constitué de métal et ne nécessite aucun semi-conducteur pour commander le courant. La tension de commande est très faible, ce qui conduit à une consommation d'énergie extrêmement basse. Jusqu'ici, les dispositifs à transistors atomiques employaient un électrolyte liquide ; ce nouveau procédé utilise un électrolyte à gel solide, produit en épaississant un électrolyte à base d’eau additionné d'argent grâce à de la silice sublimée (dioxyde de silicium pyrogéné).  L'électrolyte à gel obtenu conjugue les avantages d'un matériau solide et les propriétés électrochimiques d'un fluide.