美國科學家近日首次利用納米尺寸的絕緣體氮化硼以及金量子點，實現量子隧穿效應，製造出了沒有半導體的電晶體。該成果有望開啟新的電子設備時代。
幾十年來，電子設備變得越來越小，科學家們現已能將數百萬個半導體集成在單個矽晶片上。該研究的領導者、密歇根理工大學的物理學家葉躍進(音譯)表示：「以目前的技術發展形勢看，10年到20年間，這種電晶體不可能變得更小。半導體還有另一個先天不足，即會以熱的形式浪費大量能源。」
科學家們嘗試使用不同材料和半導體設計方法來解決上述問題，但都與矽等半導體有關。2007年，葉躍進開始另闢蹊徑，製造沒有半導體的電晶體。葉躍進說：「我的想法是用納米尺度的絕緣體並在其頂部安放納米金屬來製造電晶體，我們選擇了氮化硼碳納米管(BNNTs)做基座。」隨後，他們使用激光，將直徑為3納米寬的金量子點(QDs)置於氮化硼碳納米管頂端，形成了量子點-氮化硼碳納米管(QDs-BNNTs)。對於金量子點來說，氮化硼碳納米管是完美的基座，其尺寸小、可控性高而且直徑一致，同時還絕緣，也能對其上的量子點大小進行限制。
研究人員同橡樹嶺國家實驗室(ORNL)的科學家們攜手合作，在室溫下讓量子點-氮化硼碳納米管兩端的電極通電。有趣的事情發生了：電子非常精確地從一個量子點跳到另一個量子點——這就是量子隧穿效應。葉躍進表示：「這種設備的穩定性非常好。」
葉躍進團隊利用這一設備製造出了一種電晶體，其中沒有半導體的「身影」。當施加足夠高的電壓時，其會打開到導電狀態;當電壓低或關閉時，它會恢復到其天然的絕緣體狀態。而且，這一設備沒有「漏網之魚」：沒有來自金量子點的電子逃進絕緣的氮化硼碳納米管內，因此，隧道會一直保持冷的狀態。而矽常遇到泄露，使電子設備中的大量能量以熱的形式被浪費掉。
密歇根理工大學的物理學家約翰·雅什查克為新的電晶體研究出了理論框架。他表示，此前也有其他科學家利用量子隧穿製造出了電晶體，但這些設備只在液氦溫度(4.2K)下工作，而新設備則可以在室溫下工作。
