Nanometriset nanoputket tulevaisuuden elektroniikkaa varten16.06.2026
Tällaisessa mittakaavassa vakaiden nanoputkirakenteiden valmistaminen on vaikeaa. Työ vahvistaa vuosikymmeniä vanhoja teoreettisia ennusteita siitä, miten nämä ultrapienet materiaalit käyttäytyvät, ja se voisi myös tarjota uuden reitin kohti miniatyyrikokoisia elektronisia rakenteita. Molybdeenidisulfidin (MoS2) nanoputket, vaikka ne ovatkin vielä kokeellisia, viittaavat sovelluksiin puolijohde-elektroniikassa, korkean resoluution sensoreissa ja kvanttifysiikan tutkimuksessa. ”Saimme aikaan atomaarisesti tarkkojen puolijohtavien nanoputkien synteesin, joiden halkaisija on nanometri. Koaksiaalinen rakenne, jossa puolijohtavaa MoS2 - nanoputkea ympäröi eristävä boorinitridi (BN) -nanoputki, on houkutteleva vaihtoehto porttitransistoreille, jotka ovat yksi edistyneimmistä transistoriarkkitehtuureista”, sanoo apulaisprofessori Yusuke Nakanishi Tokion yliopiston edistyneen materiaalitieteen laitokselta. ”Tutkimuksessamme esittelemme tavan epäorgaanisten puolijohtavien nanoputkien rakenteelliselle ohjaukselle atomitasolla. Ja osoitimme kokeellisesti, että nanoputkien kaistaeron aukko levenee niiden halkaisijoiden pienentyessä, mikä on sopusoinnussa yli neljännesvuosisata sitten esitettyjen teoreettisten ennusteiden kanssa.” ”Nanoputkissa pienetkin rakenteelliset erot voivat vaikuttaa voimakkaasti niiden ominaisuuksiin. Jos rakennetta voidaan kontrolloida tarkasti, ominaisuudet ovat yhdenmukaisempia, mikä on olennaista transistorien luotettavan ja toistettavan suorituskyvyn kannalta. Niiden suurin etu on atomitason rakenteellinen kontrollointi”, Nakanishi kertoo. ”Nykyiset piitransistorit valmistetaan tyypillisesti syövyttämällä piitä massasta, mutta niiden rakenteiden pitäminen täydellisinä pienemmissä kokoluokissa, joissa virheillä on suuri vaikutus, on yhä vaikeampaa. Myös hiilinanoputket kohtaavat haasteen transistorisovelluksissa, koska pienetkin rakenteelliset erot voivat muuttaa niiden käyttäytymistä, mukaan lukien sitä, toimivatko ne enemmän metallien vai puolijohteiden tavoin. Nanoputkemme voisivat tarjota luotettavan tavan rakentaa erittäin pieniä puolijohdekanavia, joilla on yhdenmukaiset ominaisuudet.” Käytännön sovellukset ovat todennäköisesti vielä joidenkin vuosien päässä, ja merkittäviä haasteita on edelleen ennen kuin toimivia transistorilaitteita voidaan valmistaa. Erityisesti tiimi haluaa kasvattaa nanoputkien pituutta nykyisestä useiden satojen nanometrien rajasta noin yhteen mikrometriin. Menetelmä voisi mahdollistaa myös muiden epäorgaanisten nanoputkien, mukaan lukien magneettisten ja suprajohtavien materiaalien, käytön. Aiheesta aiemmin: Eksoottisia värähtelyjä uusissa materiaaleissa Kuinka hiilinanoputket antavat enemmän valoa kuin saavat Onko boorinitridi nanoputkien uusi hiili? |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Kasvattamalla molybdeenidisulfidia boorinitridistä valmistetuissa suojaputkissa tutkijat, mukaan lukien Tokion yliopiston tutkijat, tuottivat erittäin yhtenäisiä, halkaisijaltaan vain nanometrisiä putkia.