O echipă de cercetători coordonată de Universitatea din Tokyo a realizat cel mai mic nanotub semiconductor din lume. Rezultatul, publicat în revista Science, marchează un pas important pentru dezvoltarea viitoarelor generații de componente electronice miniaturizate.
Noul nanotub are un diametru de doar 1 nanometru, echivalentul a aproximativ o sută de mii de ori mai puțin decât grosimea unui fir de păr uman.
O realizare bazată pe predicții teoretice vechi de decenii
Pentru acest experiment, cercetătorii au folosit nanotuburi de nitrură de bor (BN) drept șablon. În interiorul acestora au sintetizat nanotuburi cu un singur perete din disulfură de molibden (MoS₂).
Rezultatul confirmă o serie de predicții teoretice formulate în urmă cu aproximativ 25 de ani. În același timp, deschide noi perspective pentru electronica la scară nanometrică.
De ce este importantă disulfura de molibden
Nanotuburile de carbon sunt cunoscute pentru proprietățile lor mecanice și electrice excepționale. Totuși, modificările minore ale structurii atomice pot schimba semnificativ conductivitatea lor.
În schimb, MoS₂ este un material semiconductor în mod natural. Acesta prezintă un interes ridicat pentru industria semiconductorilor, pentru senzorii de înaltă sensibilitate și pentru cercetările din domeniul fizicii cuantice.
Până acum, fabricarea unor nanotuburi MoS₂ extrem de subțiri și controlate atomic a reprezentat o provocare majoră.
Cum au depășit cercetătorii limitele actuale
Echipa japoneză a realizat reacții chimice în spațiul restrâns din interiorul nanotuburilor BN.
Acest mediu a permis formarea unor nanotuburi MoS₂ ultrafine, dificil de obținut prin metode convenționale. În plus, procesul a favorizat o aranjare ordonată a atomilor și o uniformitate structurală ridicată.
Potrivit autorilor studiului, controlul precis al structurii atomice este esențial pentru viitoarele aplicații electronice.
Proprietățile electronice se schimbă odată cu dimensiunea
Analizele au arătat că banda interzisă a nanotuburilor scade pe măsură ce diametrul devine mai mic.
Această observație confirmă ipotezele teoretice formulate cu un sfert de secol în urmă. Descoperirea oferă informații valoroase despre comportamentul materialelor la dimensiuni extreme.
Metodele clasice produc de regulă un nanotub semiconductor cu diametre mai mari de 10 nanometri. În plus, controlul precis al structurii atomice rămâne dificil.
O posibilă alternativă pentru viitoarele semiconductoare
Pe măsură ce tranzistorii devin tot mai mici, defectele structurale au un impact mai mare asupra performanței.
Cercetătorii consideră că nanotuburile MoS₂ ar putea oferi avantaje importante în ceea ce privește uniformitatea atomică și controlul dimensional.
Aceste caracteristici le-ar putea transforma într-o soluție pentru dezvoltarea unor canale semiconductoare extrem de mici.
Drumul către aplicațiile comerciale este încă lung
Deși rezultatul este impresionant, utilizarea practică a tehnologiei mai necesită timp.
Nanotuburile obținute în prezent au lungimi de doar câteva sute de nanometri. Următorul obiectiv al echipei este extinderea lor până la aproximativ un micrometru.
Cercetătorii intenționează să aplice aceeași metodă și altor materiale anorganice. Printre acestea se numără materiale magnetice și chiar supraconductoare, care ar putea deschide noi direcții pentru electronica viitorului.
About the Author
