فیزیك‌دانانی از انگلستان، شاتل مكانیكی بسیار كوچكی را ساخته‌اند كه در یك زمان تنها قادر به جابجایی چهار الكترون است.

به گزارش روز چهارشنبه باشگاه خبرنگاران دانشجویی ایران "ایسكانیوز" این ابزار می‌تواند به توسعه‌ی نسل جدیدی از ابزارهای نانوالكترومكانیكی (NEMS) همچون ابزارهای منطقی و حافظه‌ها منجر گردد.
ایده‌ی سواركردن الكترون‌ها و انتقال آنها را در یك مدار به ‌جای مجبوركردن آنها به شارش در درون سیم‌ها، برای نخستین‌بار در یك دهه قبل پیشنهاد شد. هدف از این كار، ابداع راهی جدید برای انتقال بار در ابزارهای الكترونیكی بود. چنین نانوشاتل‌هایی می‌توانند در یك زمان تنها چند الكترون (به‌عنوان مثال یك الكترون) را جابه‌جا كنند؛ به این ترتیب، می‌توان ابزارهای الكترونیكی‌ای با جریان بسیار پایین ساخت كه انرژی بسیار كمی مصرف كرده و در بسامدهای بالا كار كنند.
تلاش‌های اولیه برای ساخت نانوشاتل‌ها به ساخت ستون‌های نیمه‌رسانایی انجامید كه با اعمال یك جریان متناوب به ارتعاش واداشته می‌شدند. با این حال، این ابزارها نسبتاً بزرگ بوده (با ابعادی در حدود چندصد نانومتر) و در بسامدهای ثابتی كار می‌كردند. در روش دیگری، محققان یك تك‌مولكول كربن?? (یا باكی‌بال) را در بین دو الكترود محصور كردند. اگرچه به‌ نظر می‌رسید كه این سیستم باید همانند یك نانوشاتل رفتار كند، به‌دلیل كوچكی باكی‌بال مذكور (قطر ? نانومتر) تصویربرداری میكروسكوپی از آن ممكن نبود؛ لذا رفتار شاتل‌گونه‌ی این ابزار عملاً مشاهده نشد.
هم‌اكنون سرگئی گوردیف و همكارانش از دانشگاه بث موفق شده‌اند تا نخستین اتصالات شاتل را تولید كنند. در این اتصالات، یك نانوذره‌ی فلزی با قطر ?? نانومتر، در نقش شاتل عمل می‌كند.
این محققان پس از اندازه‌گیری خصوصیات جریان‌ ولتاژِ ابزارهای ساخته‌شده، دریافتند كه این ابزارها مطابق با نظریه‌ی بار-شاتل (كه در سال ???? ارائه شد) رفتار می‌كنند. اتصالات شاتلِ ساخته‌شده‌ی این گروه (كه محققانی از دانشگاه لاوف‌بوروف در آن حضور داشتند) شامل یك نانوذره‌ی طلاست كه در حدفاصل بین دو الكترود طلایی قرار گرفته‌ است. این نانوذره به‌وسیله‌ی لایه‌ی واحدی از مولكول‌های آلی انعطاف‌پذیر كه همانند فنرهای بسیار كوچك رفتار می‌كنند به الكترودها متصل می‌شود. با اعمال یك ولتاژ به الكترودها، نانوذره شروع به نوسان كرده و الكترون‌ها را از الكترود منفی به الكترود مثبت منتقل می‌كند.
به‌دلیل كوچكی این شاتل، تعداد الكترون‌های منتقل‌شده در هر چرخه، بسیار كم (تنها ? الكترون) است، البته می‌توان این تعداد را با تغییر در ولتاژِ اعمال‌شده بین الكترودها، تغییر داد. این ابزار جریانی تولید می‌كند كه متناسب با بسامد نوسانِ ابزار است، اما جریان عبوری از اتصال شاتل را نیز می‌توان از طریق تغییر در جرم نانوذره و الاستیسیته‌ی مولكول‌های متصل‌كننده، تغییر داد، همچنین این جریان با اعمال یك بایاسِ ولتاژ در یك الكترود سوم (یا گیت) نیز قابل كنترل است (مشابه با ترانزیستور میدان ‌اثر).
به گزارش ایسكانیوز به نقل از نانو گوردیف درباره‌ی كاربردهای این ابزار گفت: «تمام این مزایا، نویدبخش دستیابی به دسته‌ای از نانوابزارهای جدید هستند كه قادرند در دمای اتاق و در محدوده‌ی بسیار وسیعی از بسامدها كار كنند.» چنین ابزارهایی باید به تك‌الكترون‌ها اجازه دهند تا با نرخ‌های (بسامدهای) بسیار بالای ??? تا ???? هرتز منتقل شوند.
هم‌اكنون، این گروه مشغول ساخت ترانزیستورهای شاتلی سه‌الكترودی است. الكترود سوم، امكان تغییر انرژی پتانسیل شاتل را فراهم می‌آورد كه به این شكل، می‌توان تعداد الكترون‌هایی را كه شاتل در یك چرخه منتقل می‌كند، كنترل كرد. گوردیف افزود: «یكی از اهداف اصلی در آزمایش‌های ما شناسایی حالت تك‌الكترونه است كه در آن، الكترون‌ها یكی‌ پس ‌از دیگری منتقل می‌گردند.»