Τσιπ από νανοσωλήνες άνθρακα ενόψει, Carbon nanotubes fit by the thousands onto a chip

Carbon nanotubes' electronic properties have long been lauded but still have not made it into chips

Το πυρίτιο έχει κάθε λόγο να ανησυχεί για το μέλλον του στη βιομηχανία υπολογιστών. Ερευνητές της IBM κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα τσιπ με δέκα χιλιάδες τρανζίστορ που αποτελούνται από νανοσωλήνες άνθρακα, το υλικό που αναμένεται να δώσει παράταση στο Νόμο του Μουρ.

Σύμφωνα με τον γνωστό νόμο, η πυκνότητα των τρανζίστορ στα τσιπ,  και επομένως και οι επιδόσεις των υπολογιστών, διπλασιάζονται κάθε ενάμισι με δύο χρόνια. Σύντομα, όμως, η βιομηχανία ημιαγωγών θα φτάσει ένα κρίσιμο όριο, πέρα από το οποίο οι ιδιότητες του πυριτίου και τα κβαντικά φαινόμενα που εμφανίζονται στο επίπεδο της νανοκλίμακας δεν επιτρέπουν περαιτέρω σμίκρυνση.

Το μέγεθος και οι ασυνήθιστες ηλεκτρικές ιδιότητες των νανοσωλήνων, κούφιων σωλήνων με τοιχώματα που έχουν πάχος ένα άτομο άνθρακα, υπόσχονται τη λύση. Η IBM εκτιμά ότι το νέο υλικό θα προσφέρει πενταπλάσιες ή και δεκαπλάσιες επιδόσεις σε σχέση με το πυρίτιο και θα επιτρέπει την περαιτέρω σμίκρυνση για πολύ καιρό ακόμα

«Το πρόβλημα είναι ότι αυτό θα πρέπει να έχει φτάσει στην παραγωγή σε δέκα με 15 χρόνια, οπότε μας μένουν μόνο λίγα χρόνια για να καθορίσουμε τις τεχνικές λεπτομέρειες» λέει ο Τζέιμς Χάνον της IBM Research.

Οι νανοσωλήνες στο προσκήνιο

Μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες είχαν καταφέρει να τοποθετήσουν και να ευθυγραμμίσουν μόνο μερικούς εκατοντάδες νανοσωλήνες κάθε φορά. Τώρα, η ομάδα του Χάνον αναφέρει στο Νature Nanotechnology ότι δημιούργησε ηλεκτρονικές συσκευές με δέκα χιλιάδες τρανζίστορ, οι οποίες φτάνουν σε πυκνότητα το ένα δισεκατομμύριο νανοσωλήνες ανά τετραγωνικό εκατοστό.

Η προσέγγιση που ακολούθησαν οι ερευνητές ήταν σχετικά απλή: σε πρώτη φάση, χρησιμοποίησαν ένα επιφανειοδραστικό -στην ουσία ένα είδος σαπουνιού- που καθιστά τους νανοσωλήνες διαλυτούς στο νερό.

Μέσα σε αυτό το διάλυμα νανοσωλήνων βυθίστηκε στη συνέχεια μια πλάκα από πυρίτιο, πάνω στην οποία είχαν δημιουργηθεί με συμβατικές διαδικασίες παραγωγής λωρίδες του εξωτικού μετάλλου χάφνιου. Λόγω της χημικής τροποποίησης που είχαν υποστεί, οι νανοσωλήνες συνδέθηκαν στο χάφνιο με χημικούς δεσμούς, ενώ οι ενδιάμεσες λωρίδες πυριτίου έμειναν καθαρές.

Computer chips continue to shrink but the discovery that a layer of silicon dioxide must be at least four to five atoms thick to function as an insulator suggests that silicon-based microchips will reach the physical limits of miniaturization early next century. At the time when silicon will reach to its end, Carbon Nanotubes will take over its place. This is another example how Nanotechnology is going to impact our life in the future.

Το σημαντικό με το νέο, πειραματικό τσιπ, επισημαίνουν οι ερευνητές, είναι ότι όχι μόνο πετυχαίνει υψηλή πυκνότητα νανοσωλήνων, αλλά και ότι βασίζεται σε απλά χημικά και τεχνικές που ήδη εφαρμόζονται ευρέως στη βιομηχανία ημιαγωγών.

Παρόλα αυτά, η τεχνολογία δεν είναι έτοιμη για εμπορική αξιοποίηση: Όπως επισημαίνει ο Δρ Χάνον, στο πειραματικό τσιπ «υπάρχει ένας νανοσωλήνας κάθε 150 με 200 νανόμετρα. Η απόσταση αυτή είναι είναι δέκα φορές μεγαλύτερη από αυτή που απαιτείται για την κατασκευή ενός μικροεπεξεργαστή».