Twentenaren maken elektronische schakeling zonder ontwerp

Mesa+-onderzoekers schrijven in Nature Nanotechnology hoe ze een willekeurig klompje nanodeeltjes kunnen herconfigureren tot elke logische poort door middel van de juiste stuurspanningen op een zestal elektroden. Deze moeten experimenteel geïdentificeerd worden. Een dergelijke ‘ontwerploze’ productiemethode zou interessant kunnen zijn voor verdere miniaturisatie van elektronica; in plaats van procesvariatie te vermijden, wordt deze juist omarmd. De techniek zou bovendien interessant zijn om bijvoorbeeld neurale netwerken op een chip te implementeren, denken de onderzoekers.

De wetenschappers legden voor hun structuur eerst met conventionele technieken een achttal elektrodes aan op een laagje siliciumoxide. Dat lag op zijn beurt weer op een substraat van gedoteerd silicium, dat als negende elektrode dient. Op de structuur werden vervolgens willekeurig tussen de tien en honderd gouden nanobolletjes gedeponeerd met een doorsnede van twintig nanometer, elk gecoat in een elektrisch isolerend laagje. Bij zeer lage temperaturen (vijf kelvin) gaat de structuur zich gedragen als een netwerk van single electron transistors; naar gelang de spanning op de elektrodes, springen elektronen over tussen de bolletjes.

Om het geheel als logische schakeling te gebruiken, werden twee van de elektrodes gereserveerd als input-poort en één elektrode als output-poort. Door de juiste spanningen aan te bieden op de input en de stroom te meten op de output, kon er gezocht worden naar stuurspanningen voor de zes overige elektrodes waarmee de gewenste waarheidstabel verkregen werd.