Twee scheikundigen van Waterloo hebben het voor fabrikanten gemakkelijker gemaakt om een ​​nieuwe klasse snellere en goedkopere halfgeleiders te produceren.

De chemici hebben een manier gevonden om tegelijkertijd de oriëntatie te regelen en de grootte van enkelwandige koolstofnanobuisjes die op een oppervlak worden afgezet, te selecteren. Dat betekent dat de ontwikkelaars van halfgeleiders koolstof kunnen gebruiken in plaats van silicium, wat de grootte en de snelheid van de apparaten zal verminderen en tegelijkertijd de levensduur van de batterij zal verbeteren.

"We bereiken de grenzen van wat fysiek mogelijk is met op silicium gebaseerde apparaten, " zei co-auteur Derek Schipper, Canada Research Chair Organische Materiaalsynthese aan de Universiteit van Waterloo. "Niet alleen zou enkelwandige elektronica op basis van koolstof nanobuisjes krachtiger zijn, ze zouden ook minder stroom verbruiken."

Het proces, genaamd de Alignment Relay Technique, vertrouwt op vloeibare kristallen om oriëntatie-informatie door te geven aan een metaaloxide-oppervlak. Kleine moleculen, iptycenen genaamd, binden zich vervolgens aan het oppervlak en vergrendelen het oriëntatiepatroon op zijn plaats. Hun structuur omvat een klein zakje dat groot genoeg is voor een koolstofnanobuisje van bepaalde grootte dat overblijft na het wassen.

"Dit is de eerste keer dat chemici de oriëntatie van kleine moleculen die covalent aan een oppervlak zijn gebonden, extern kunnen controleren, " zei Schipper, hoogleraar scheikunde en lid van het Waterloo Instituut voor Nanotechnologie. "We zijn niet de eersten die potentiële oplossingen bedenken om met koolstofnanobuisjes te werken, maar dit is de enige die zowel oriëntatie- als zuiverheidsuitdagingen tegelijkertijd aanpakt."

Schipper wees er verder op dat de aanpak van onderaf is met het gebruik van organische chemie om een ​​molecuul te ontwerpen en te bouwen dat vervolgens het harde werk doet.

"Als je de stukken eenmaal hebt gebouwd, het proces is eenvoudig. Het is een bench-top methode die geen speciale apparatuur vereist, ’ legde Schipper uit.

In tegenstelling tot zelfassemblagetechnieken die afhankelijk zijn van het ontwerp van een geschikt molecuul om nauwsluitend in elkaar te passen, dit proces kan bij elke stap worden gecontroleerd, inclusief de grootte van de iptycene "pocket". In aanvulling, dit is de eerste oplossing die is gevonden om de uitdaging aan te gaan om koolstofnanobuisjes tegelijkertijd uit te lijnen en te zuiveren.

De studie, co-auteur van Serxho Selmani, een doctoraatsstudent aan het departement Scheikunde van Waterloo, verschijnt deze week in het journaal Internationale editie van Angewandte Chemie .