Gordon E. Moore (forrás: wikipedia)

Gordon E. Moore, az Intel egyik alapítójának a nevéhez kötik azt a tapasztalati megfigyelést, mely szerint az integrált áramkörök összetettsége körülbelül másfél évente megduplázódik. Bár a Moore-törvény eredeti formájában csupán egy tapasztalati tényt rögzített, ismertségének növekedésével egyre inkább célkitűzésként jelent meg a félvezető ipar szereplői számára. A félvezetőgyártók hatalmas energiát és pénzt fektetnek abba, hogy tartani tudják a Moore-törvény „előírta” fejlődési ütemet, mivel a versenytársak vélhetően tartani fogják azt. Könnyen ellenőrizhető, hogy amennyiben a Moore-törvény 2020-2025-ig érvényben marad, addigra a tranzisztorok néhány atom nagyságúak lesznek. Ez a nagyságrendet pedig már a kvantummechanikai jelenségek uralják. Vajon meg tudjuk-e mondani, milyen is lesz a végső tranzisztor? Hát persze, már neve is van: egyelektron-tranzisztor. 

No, most megint nem ússzuk meg a kvantummechanikát, ami —ismét sietek leszögezni— nem kvantumokat javító hölgy (© Terry Pratchett), de a huszadik századi fizika legabsztraktabb konstrukciója, viszont cserébe működik.

A múltkor már megbarátkoztunk a kvantummechanika egyik szokatlannak tűnő jellegzetességével, a rövid ideig fennálló energia-bizonytalanság elvével. Kicsit átfogalmazva: ha csak egy pillanatra ránézünk egy objektumra, hát fogalmunk sem lesz az energiájáról. Hasonló viszony áll fenn egy test helye és sebessége (precízebben: impulzusa) között: ha nagyon pontosan ismerem egy tárgy helyét, akkor viszonylag pontatlanul ismerhetem csak a sebességét. Vagy fordítva. (V.ö.: „Ez  vagy valami vagy megy valahova”). Nomármost: mi fog történni akkor, ha egy golyót bezárok egy dobozba? Benne lesz a dobozban! — vágja rá óvodás énünk. És tényleg ez a kulcsmomentum: ha benne van a dobozban, akkor a helyzetének bizonytalansága nem lehet akármekkora, csak pont akkora, mint a doboz. Tehát a sebessége nem lehet nulla, nem ülhet csak úgy bent a doboz fenekén, mert akkor rögzíthetnénk a sebességét (nagyon) pontosan, és a helyzetét (nagyon) pontosan. Ezt pedig nem lehet, Természet Anyánk nem engedi. Lehet morogni, ez van. Viszont ebből egy nagyon fontos dolog következik: ha golyókat zárunk dobozokba, akkor a golyók energiája nem lehet tetszőleges, hiszen a sebességük nem lehet tetszőleges. Sajnos ez ajelenség elsősorban a mikrovilágban jelentős. Megint csak: ha a szomszéd néninek azt mondjuk, azért ment át a laszti a kerítésen és repült egyenesen a virágágyásba, mert a bezártságtól nagyon megnőtt a sebessége, hát nem fogja elhinni.  

Forrás: Riken Research

Nos, a tranzisztor tulajdonképpen egy doboz: belemennek elektronok, kijönnek belőle elektronok, az unalmas részleteket itt nagyvonalúan elhanyagoljuk. Mekkorák ezek a dobozok? Mármint az elektronok szemével? A maiak nagyok, nem klausztrofóbiásak benne az elektronok. Mi történik, ha csökkentjük a dobozok méretét? Egyre kisebb és kisebb helyre nyomjuk össze az elektronokat, tehát a sebességük bizonytalansága egyre nagyobb és nagyobb lesz. Nem akarnak bemenni, csak ha nagyon nyomjuk őket, a végén már csak egyesével. És akkor arról még nem is szóltunk, hogy két elektron nem szeret közel lenni egymáshoz. Ezt nevezhetjük Coulomb-taszításnak is, ugyanazt jelenti. Ha tehát netalán az elektronunkat egy olyan dobozba tessékeljük, amiben már van elektron, hát megmakacsolja magát, és a magos istenért be nem menne, amíg az a másik ki nem takarodik onnan. Vagyis a dobozon úgy mennek át az elektronok, ahogyan a birkák a karámajtón: egyesével. A tranzisztoron átfolyó áram egyelektronnyi impulzusokra esik szét.

folyt. köv.