2012-11-15 10:34

[fot: theasis/iStockphoto]

To one zastąpią krzem w elektronice?

Naukowcy z USA opracowali proces wytwarzania nanorurek węglowych umożliwiający otrzymywanie nanorurek o takich samych właściwościach - m.in. średnicy, długości i chiralności.

Umożliwia on stworzenie metody przemysłowej produkcji nanorurek węglowych, co prowadzi do ich masowego zastosowania w elektronice zamiast krzemu - poinformował portal University of South California.

Jednym z głównych problemów związanych z zastosowaniem rurek nanowęglowych w mikroelektronice są duże trudności w uzyskaniu partii o jednolitych, absolutnie powtarzalnych właściwościach, czyli pokierowaniu ich produkcją masową. Pierwszy tranzystor oparty na nanorurkach węglowych powstał bowiem w 1998 roku na Universitaet Delft w Holandii i już wtedy przewidywano, że nanorurki te zastąpią tranzystory krzemowe.

Naukowcy wciąż mają jednak problemy z kontrolowaniem produkcji nanorurek węglowych o wyraźnie określonej średnicy oraz odpowiednim wskaźniku chiralności, określającym ich właściwości mechaniczne i elektryczne. Wskaźniki chiralności są różne np., jeśli nanorurka wyrośnie pod minimalnie innym kątem od nanorurki rosnącej obok.

Zespół naukowców pod kierownictwem prof. Chongwu Zhou z Viterbi School of Engineering na University of South California i prof. Ming Zheng z National Institute of Standards and Technology (NIST) w Maryland opracował rozwiązanie umożliwiające wytwarzanie nanorurek węglowych o przewidywanej średnicy i chiralności.

Nanorurki węglowe wzrastają w kontrolowanym środowisku, gdzie opary środka chemicznego są rozpylane w komorze z substratami węglowymi i nanocząstkami metali odgrywającymi rolę katalizatora, na podłożu którego rosną nanorurki. Średnica wzrastających rurek zależy od wielkości nanocząstek metali, ale rzadko udaje się otrzymać taką samą chiralność nanorurek.

Jak opisali naukowcy w materiale zamieszczonym w Nature Communications, zrezygnowali oni z katalizatora i posadowili nanorurki w osobnych stanowiskach wzrostowych, rozpoczynając ich tworzenie. Potem przerywali ten proces i używając techniki separacji nanorurek opracowanej przez prof. Ming Zhenga z NIST, po otrzymaniu kilku typów nanorurek, rozdzielali je osobno po kawałku na każdym stanowisku wzrostowym, traktując je jako ,,nasiona". Prowadząc jeszcze raz od początku wzrost nanorurek w komorze wypełnionej środkiem chemicznym otrzymywali nanorurki o określonej chiralności i średnicy.

Proces, który został przez badaczy określony jako klonowanie nanorurek, został opatentowany. Następnym etapem będzie dokładne rozpoznanie mechanizmu wzrostu nanorurek tym systemie, aby móc opracować przemysłowe metody klonowania, umożliwiające otrzymywanie dużych ilości nanorurek o takich samych właściwościach, których można używać w układach elektronicznych - napisali naukowcy.

Według badaczy stworzenie na bazie opracowanej przez nich technologii przemysłowego procesu produkcji nanorurek zajmie około 3-5 lat.