(Phys.org)—Microchips zijn alomtegenwoordig in de hedendaagse hightechmaatschappij, een integrale rol spelen in de interne werking van uw mobiele telefoon tot uw Keurig-koffiezetapparaat.

Een verwerkingstechnologie genaamd CMOS, of complementaire metaal-oxide-halfgeleider, microchips economisch haalbaar maakten in de jaren tachtig, zei Sivasubramanian Somu, een onderzoekswetenschapper in het Northeastern's Center for High-rate Nanomanufacturing.

Een cruciaal element in elke microchip is iets dat een inverter wordt genoemd - een elektronisch onderdeel dat nullen uitspuugt als je het enen geeft, en vice versa. "Een transistor [het basiselement in een omvormer] is een eenvoudige, extreem snel schakelen, " legde Somu uit. "Je kunt het aan en uit zetten met elektrische signalen."

In de begindagen van de computertechnologie mechanische schakelaars werden gebruikt voor computerbewerkingen. "Je kunt geen snelle berekeningen maken met mechanische schakelaars, " zei Somu. Dus CMOS, die elektrische signalen gebruikte om de schakelaars aan en uit te zetten, betekende een aanzienlijke vooruitgang in het veld.

Maar ondanks zijn relatieve economie, een CMOS-fabriek kost nog steeds ongeveer $ 50 miljard, volgens Somu. "We hadden een alternatief nodig, kosteneffectieve oplossing die nog steeds kan concurreren met CMOS op gieterijniveau, " hij zei.

CHN's eigen "directed-assembly"-aanpak is die alternatieve oplossing. In plaats van verschillende fabricagestappen te vereisen voor het toevoegen en verwijderen van materiaal, zoals in het geval van CMOS, gerichte montage is een proces dat alleen met additieven kan worden uitgevoerd bij kamertemperatuur en onder druk. Een fabricagefaciliteit op basis van deze technologie, Somu zei, kan worden gebouwd voor slechts $ 25 miljoen.

Deze kostenbesparing zou nanotechnologie toegankelijk maken voor miljoenen nieuwe vernieuwers en ondernemers, het ontketenen van een golf van creativiteit op dezelfde manier als de pc deed voor computers, zei Ahmed Busnaina, de William Lincoln Smith professor en directeur van het NSF Center for High-rate Nanomanufacturing.

Maar het maken van een omvormer van nanoformaat is makkelijker gezegd dan gedaan, voegde Jun Huang toe, een postdoctoraal onderzoeker in het centrum. Onderzoekers hebben materialen zoals grafeen en koolstofnanobuisjes gebruikt om omvormers te maken, maar geen van deze heeft op zichzelf goed gewerkt. Het creëren van een omvormer van nanoformaat die bestaat uit verschillende nanomaterialen met uitstekende eigenschappen, Huang zei, kan resulteren in uitstekende complementaire transistoren.

Met behulp van het gestuurde montageproces, het team creëerde een effectieve complementaire inverter met behulp van molybdeendisulfide en koolstofnanobuizen. "Op nanoniveau " zei Huang, "molybdeendisulfide komt voor in dunne, nanometer dikke platen." Op deze schaal hij merkte, het materiaal begint transistorkenmerken te vertonen die essentieel zijn voor de constructie van een goede omvormer.

Het succes is een stap in de richting van CHN's uiteindelijke doel om kleine en middelgrote bedrijven in staat te stellen nieuwe, op microchips gebaseerde technologieën. De resultaten van hun onderzoek werden gerapporteerd in een recent artikel in het tijdschrift Nanotechnologie .