(PhysOrg.com) -- Ingenieurs van de Universiteit van Arizona hebben een proces gepatenteerd dat zou kunnen leiden tot de volgende grote sprong in micro-elektronica, de manier waarop microchips worden gemaakt volledig verandert. Pierre Deymier, een professor in materiaalkunde en techniek, is een van de UA-faculteitsleden die het proces heeft uitgevonden.

De volgende stap is om het nanodraadonderzoek toe te passen op apparaten en productieprocessen.

Ingenieurs van de Universiteit van Arizona hebben een proces gepatenteerd dat zou kunnen leiden tot de volgende grote sprong in micro-elektronica. de manier waarop microchips worden gemaakt volledig verandert.

De doorbraak op het gebied van bio-engineering, gepatenteerd door onderzoekers van het UA College of Engineering, wordt gebruikt om microscopisch kleine bedradingscircuits te bouwen die zijn gemaakt van koper dat is geïsoleerd door eiwitten.

Door een combinatie van biologische processen en stroomloze koperafzetting, het onderzoeksteam heeft kleine draadjes gemaakt op basis van eiwitten die microtubuli worden genoemd, oftewel MT's.

Deze buisjes hebben een binnendiameter van 15 nanometer en een buitendiameter van 25 nanometer en kunnen tot een lengte van enkele micrometers groeien. Rode bloedcellen hebben een diameter van ongeveer 8 micrometer, een afstand waarin 320 MT's naast elkaar kunnen worden opgesteld.

Het belangrijkste onderdeel van dit patent (US 7, 862, 652 B2) is het vermogen om koper in de niet-geleidende MT's te deponeren om kleine geïsoleerde draden te maken, zei Pierre Deymier, een professor in materiaalkunde en engineering en een van de UA-faculteitsleden die het proces hebben uitgevonden.

Deymier is ook directeur van de School of Sustainable Engineered Systems. Mede-uitvinders zijn onder meer Ian Jongewaard, James Hoying, Roberto Guzman en Srini Raghavan.

In de natuur, MT's scheiden DNA en chromosomen in een delende cel. Tijdens mitose (celdeling) groeien en krimpen MT's, verschijnen en verdwijnen, zoals ze nodig zijn. Ze beginnen zich te vormen uit een zaadeiwit dat gamma-tubuline wordt genoemd, legde Deymier uit.

De onderzoekers printen gamma-tubulinen op circuitpunten waar ze draden willen laten beginnen, en print specifieke peptiden op de bestemmingen van de draden. Peptiden zijn strengen van aminozuren, de bouwstenen van eiwitten.

Er groeien meerdere tubuli, maar slechts enkele hechten. Wanneer alle verbindingen zijn voltooid, de oplossing waarin de MT's groeien is veranderd, en degenen die niet gehecht zijn, verdwijnen.

Volgende, de overige MT's worden gebaad in een koperzoutoplossing. "De sleutel is om de binnenkant van de microtubuli voor de buitenkant te metalliseren, ' zei Deymier.

Een aminozuur genaamd histidine, die een sterke affiniteit heeft met koper, vormt zich van nature in de tubuli, en daar begint het metalliseringsproces. Door de koperzoutcyclus goed te timen, koper vormt alleen binnen de MT's, wat resulteert in kleine geïsoleerde draden.

Een van de belangrijkste doorbraken was het vinden van een biologisch goedaardig afzettingsproces dat de functie of structuur van MT niet zou schaden. Dit proces is ontwikkeld door professor Srini Rahavan en zijn studenten van de afdeling materiaalkunde en techniek.

Traditionele productietechnologieën voor halfgeleiders lopen tegen grenzen aan in hun streven naar steeds kleinere chipfuncties. Biologische assemblage - groei van onderaf die de manier nabootst waarop levende organismen worden gemaakt - biedt de processen en controle die nodig zijn om structuren te vormen uit atomen en moleculen, zei Deymier.

Deze bottom-uptechnologieën beloven veel goedkoper te zijn, hij voegde toe. Op MT gebaseerde nanodraden zijn van nature geïsoleerd, ontwerpers meer vrijheid geven om draden door elkaar te laten lopen, iets dat niet kan worden gedaan met de niet-geïsoleerde circuitsporen die worden gevonden in de huidige chipprinttechnieken, zoals fotolithografie.

Naast hun gebruik bij het verbinden van circuitelementen met molecuulgrootte, Op MT gebaseerde nanodraden kunnen worden gebruikt om stroom te extraheren uit zonnecellen die fotosynthese nabootsen, zei Deymier. Deze plantachtige fotocellen bevatten lichtgevoelige plantaardige eiwitten die fotonen opvangen en elektronen produceren. Nanodraden zouden kunnen worden gebruikt om deze elektronen naar de buitenwereld te kanaliseren.

De volgende stap is om dit nanodraadonderzoek toe te passen op apparaten en productieprocessen. Deymier zei:"We zouden graag zien dat mensen deze technologie in licentie geven om microchipproductieprocessen of andere gerelateerde processen te ontwikkelen."