Een internationaal team van onderzoekers heeft een uniek hulpmiddel gebruikt dat in een elektronenmicroscoop is gestoken om een ​​transistor te maken die 25.000 keer kleiner is dan de breedte van een mensenhaar.

Het onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Science , omvat onderzoekers uit Japan, China, Rusland en Australië die hebben meegewerkt aan het project dat vijf jaar geleden begon.

Professor Dmitri Golberg, mededirecteur van het QUT Center for Materials Science, die het onderzoeksproject leidde, zei dat het resultaat een "zeer interessante fundamentele ontdekking" was die een weg zou kunnen banen voor de toekomstige ontwikkeling van kleine transistors voor toekomstige generaties van geavanceerde computerapparatuur.

"In dit werk hebben we aangetoond dat het mogelijk is om de elektronische eigenschappen van een individuele koolstofnanobuis te regelen", zei professor Golberg.

De onderzoekers creëerden de kleine transistor door gelijktijdig een kracht en een lage spanning toe te passen die een koolstofnanobuis die uit enkele lagen bestond, verwarmde totdat de buitenste buisschalen scheiden, waardoor er slechts een enkellaags nanobuisje overblijft.

De hitte en spanning veranderden vervolgens de "chilariteit" van de nanobuis, wat betekent dat het patroon waarin de koolstofatomen samenkwamen om de enkel-atomaire laag van de nanobuiswand te vormen, werd herschikt.

Het resultaat van de nieuwe structuur die de koolstofatomen met elkaar verbindt, was dat de nanobuis werd omgevormd tot een transistor.

De teamleden van professor Golberg van de Nationale Universiteit voor Wetenschap en Technologie in Moskou hebben een theorie ontwikkeld die de veranderingen in de atomaire structuur en eigenschappen die in de transistor worden waargenomen, verklaart.

Hoofdauteur Dr. Dai-Ming Tang, van het International Center for Materials Nanoarchitectonics in Japan, zei dat het onderzoek het vermogen had aangetoond om de moleculaire eigenschappen van de nanobuis te manipuleren tot een gefabriceerd elektrisch apparaat op nanoschaal.

Dr. Tang begon vijf jaar geleden aan het project te werken toen professor Golberg de onderzoeksgroep in dit centrum leidde.

"Halfgeleidende koolstofnanobuisjes zijn veelbelovend voor het fabriceren van energie-efficiënte nanotransistoren om microprocessors te bouwen die verder gaan dan silicium," zei Dr. Tang.

"Het blijft echter een grote uitdaging om de chiraliteit van individuele koolstofnanobuisjes te beheersen, die op unieke wijze de atomaire geometrie en elektronische structuur bepalen.

"In dit werk hebben we intramoleculaire transistors van koolstofnanobuisjes ontworpen en gefabriceerd door de lokale chiraliteit van een metalen nanobuissegment te veranderen door verwarming en mechanische belasting."

Professor Golberg zei dat het onderzoek naar het aantonen van de fundamentele wetenschap bij het maken van de kleine transistor een veelbelovende stap was in de richting van het bouwen van microprocessors die verder gaan dan silicium.

Transistors, die worden gebruikt om elektronische signalen te schakelen en te versterken, worden vaak de "bouwstenen" van alle elektronische apparaten genoemd, inclusief computers. Apple zegt bijvoorbeeld dat de chip die de toekomstige iPhones aandrijft 15 miljard transistors bevat.

De computerindustrie is al tientallen jaren gericht op het ontwikkelen van steeds kleinere transistors, maar wordt geconfronteerd met de beperkingen van silicium.

De afgelopen jaren hebben onderzoekers belangrijke stappen gezet in de ontwikkeling van nanotransistoren, die zo klein zijn dat er miljoenen op de kop van een speld passen.

"Miniaturisatie van transistors tot op nanometerschaal is een grote uitdaging voor de moderne halfgeleiderindustrie en nanotechnologie," zei professor Golberg.

"De huidige ontdekking, hoewel niet praktisch voor een massaproductie van kleine transistors, toont een nieuw fabricageprincipe en opent een nieuwe horizon voor het gebruik van thermomechanische behandelingen van nanobuisjes voor het verkrijgen van de kleinste transistors met gewenste kenmerken." + Verder verkennen

Koolstofnanobuisjes kunnen elektronica helpen de barre omstandigheden in de ruimte te weerstaan ​​