Una vista progettuale di una giunzione intramolecolare di nanotubi di carbonio a parete singola con porzioni metalliche alle estremità sinistra e destra e un canale semiconduttore ultracorto ~ 3,0 nm nel mezzo. Credito:Università Nazionale di Scienza e Tecnologia, Mosca
Un team internazionale di ricercatori ha utilizzato uno strumento unico inserito in un microscopio elettronico per creare un transistor 25.000 volte più piccolo della larghezza di un capello umano.
La ricerca, pubblicata sulla rivista Scienza , coinvolge ricercatori provenienti da Giappone, Cina, Russia e Australia che hanno lavorato al progetto iniziato cinque anni fa.
Il professor Dmitri Golberg, co-direttore del QUT Center for Materials Science, che ha guidato il progetto di ricerca, ha affermato che il risultato è una "scoperta fondamentale molto interessante" che potrebbe aprire la strada allo sviluppo futuro di minuscoli transistor per le future generazioni di dispositivi informatici avanzati.
"In questo lavoro, abbiamo dimostrato che è possibile controllare le proprietà elettroniche di un singolo nanotubo di carbonio", ha affermato il professor Golberg.
I ricercatori hanno creato il minuscolo transistor applicando contemporaneamente una forza e un basso voltaggio che hanno riscaldato un nanotubo di carbonio composto da pochi strati fino a quando i gusci del tubo esterno si separano, lasciando solo un nanotubo a strato singolo.
Il calore e la deformazione hanno quindi modificato la "chilarità" del nanotubo, ovvero lo schema in cui gli atomi di carbonio si sono uniti per formare lo strato monoatomico della parete del nanotubo è stato riorganizzato.
Il risultato della nuova struttura che collega gli atomi di carbonio è stato che il nanotubo è stato trasformato in un transistor.
I membri del team del professor Golberg dell'Università Nazionale di Scienza e Tecnologia di Mosca hanno creato una teoria che spiega i cambiamenti nella struttura atomica e le proprietà osservate nel transistor.
L'autore principale, il dottor Dai-Ming Tang, dell'International Center for Materials Nanoarchitectonics in Giappone, ha affermato che la ricerca ha dimostrato la capacità di manipolare le proprietà molecolari del nanotubo per fabbricare un dispositivo elettrico su scala nanometrica.
Il dottor Tang ha iniziato a lavorare al progetto cinque anni fa, quando il professor Golberg ha guidato il gruppo di ricerca in questo centro.
"I nanotubi di carbonio semiconduttori sono promettenti per la fabbricazione di nanotransistor ad alta efficienza energetica per costruire microprocessori oltre il silicio", ha affermato il dott. Tang.
"Tuttavia, rimane una grande sfida controllare la chiralità dei singoli nanotubi di carbonio, che determina in modo univoco la geometria atomica e la struttura elettronica.
"In questo lavoro, abbiamo progettato e fabbricato transistor intramolecolari di nanotubi di carbonio alterando la chiralità locale di un segmento di nanotubi metallici mediante riscaldamento e deformazione meccanica."
Il professor Golberg ha affermato che la ricerca per dimostrare la scienza fondamentale nella creazione del minuscolo transistor è stata un passo promettente verso la costruzione di microprocessori oltre il silicio.
I transistor, che vengono utilizzati per commutare e amplificare i segnali elettronici, sono spesso chiamati i "mattoni" di tutti i dispositivi elettronici, compresi i computer. Ad esempio, Apple afferma che il chip che alimenta i futuri iPhone contiene 15 miliardi di transistor.
L'industria dei computer si è concentrata per decenni sullo sviluppo di transistor sempre più piccoli, ma deve affrontare i limiti del silicio.
Negli ultimi anni, i ricercatori hanno compiuto passi significativi nello sviluppo di nanotransistor, che sono così piccoli che milioni di essi potrebbero stare sulla testa di uno spillo.
"La miniaturizzazione dei transistor su scala nanometrica è una grande sfida per la moderna industria dei semiconduttori e la nanotecnologia", ha affermato il professor Golberg.
"La presente scoperta, sebbene non pratica per una produzione in serie di minuscoli transistor, mostra un nuovo principio di fabbricazione e apre un nuovo orizzonte di utilizzo dei trattamenti termomeccanici dei nanotubi per ottenere i transistor più piccoli con le caratteristiche desiderate". + Esplora ulteriormente
