Japonští vědci dosáhli milníku: Vytvořili nanotrubice o šířce 1 nanometru, které otevřou cestu k menší elektronice

Japonští vědci dosáhli významného průlomu v nanotechnologiích, když se jim podařilo vytvořit jedny z nejmenších polovodičových nanotrubic na světě. Tyto struktury jsou široké pouhý 1 nanometr, což je stokrát tisíckrát méně než lidský vlas.

Japonští vědci dosáhli významného průlomu v nanotechnologiích, když se jim podařilo vytvořit jedny z nejmenších polovodičových nanotrubic na světě. Tyto struktury jsou široké pouhý 1 nanometr, což je stokrát tisíckrát méně než lidský vlas. Tým z Tokijské univerzity a dalších institucí vyvinul vysoce jednotné trubice růstem disulfidu molybdenu (MoS2) uvnitř ochranných trubic z nitridu boru (BN).

Tato práce nejen potvrzuje desítky let staré teoretické předpovědi o chování těchto ultratenkých materiálů, ale také otevírá novou cestu k miniaturizovaným elektronickým zařízením. Nanotrubice z disulfidu molybdenu, ačkoliv jsou stále v experimentální fázi, slibují uplatnění v polovodičové elektronice, vysoce přesném snímání a výzkumu kvantové fyziky. Oproti dříve populárním uhlíkovým nanotrubicím nabízejí několik výhod.

Klíčem k úspěchu je koaxiální struktura, kde je polovodičová nanotrubice MoS2 obklopena izolační nanotrubicí BN. Tato architektura je velmi atraktivní pro tranzistory typu „gate-all-around“, které představují jednu z nejpokročilejších konstrukcí tranzistorů. Profesor Yusuke Nakanishi z Tokijské univerzity zdůrazňuje, že se jim podařilo syntetizovat atomárně přesné polovodičové nanotrubice s nanometrovými průměry a experimentálně prokázat, že šířka zakázaného pásu (klíčová vlastnost pro polovodiče) se zmenšuje s průměrem trubice, což je v souladu s teoriemi starými více než čtvrt století.

Běžné metody výroby nanotrubic jsou obvykle omezeny na průměry nad 10 nanometrů, vícevrstvé koncentrické trubice a špatně kontrolované atomové struktury. Nakanishiho tým dosáhl 1 nanometr širokých, jednovrstvých nanotrubic MoS2 s přesně definovanými atomovými strukturami pomocí chemických reakcí v úzkém prostoru BN nanotrubic. Tento omezený prostor nutí MoS2 nanotrubice k formování, které by jinak bylo obtížné, a podporuje přesné atomové uspořádání, což je zásadní pro inženýrské aplikace. Současné křemíkové tranzistory se potýkají s problémy při zmenšování, kde i drobné defekty mají velký dopad. Nové nanotrubice by mohly nabídnout spolehlivější cestu k výrobě ultra malých polovodičových kanálů s konzistentními vlastnostmi.

Praktické aplikace jsou sice ještě několik let vzdálené, ale před výrobou funkčních tranzistorových zařízení je třeba překonat důležité výzvy. Tým si klade za cíl prodloužit délku nanotrubic ze současných několika stovek nanometrů na přibližně 1 mikrometr. Metoda by navíc mohla umožnit výrobu dalších anorganických nanotrubic, včetně magnetických a supravodivých materiálů. Vědci doufají, že jejich práce pomůže rozšířit vědu o nanotrubicích za hranice systémů na bázi uhlíku a otevře dveře širší třídě atomárně přesných nanotrubicových materiálů pro výzkum, snímání a menší, rychlejší zařízení.