Τα πρώτα ψηφιακά κυκλώματα νανοσωλήνων

Από σελίδα του PhysicsWeb 5-Οκτωβρίου-2001

Ο κόσμος της ηλεκτρονικής έγινε ακόμη μικρότερος, μετά από την πρώτη επίδειξη των ψηφιακών λογικών κυκλωμάτων που έγιναν από νανοσωλήνες από άνθρακα. Ο Cees Dekker και η ομάδα του, στο Πανεπιστήμιο του Ντελφτ στην Ολλανδία, χρησιμοποίησαν διαφορετικούς συνδυασμούς "τρανζίστορς νανοσωλήνων" για να δημιουργήσουν με αυτόν τον τρόπο διάφορες συσκευές, συμπεριλαμβανομένου ενός αναστροφέα τάσης και μιας πύλης NOR. Καθώς η συμβατική μικροηλεκτρονική του πυριτίου, πλησιάζει το όριο του κρίσιμου μεγέθους της, ο Dekker και οι συνάδελφοι του θεωρούν ότι οι συσκευές τους - που λειτουργούν στη θερμοκρασία δωματίου- είναι ένα σημαντικό βήμα προς την νανο-ηλεκτρονική.

Κατάρτιση κυκλωμάτων

Οι νανοσωλήνες από άνθρακα είναι τυλιγμένα φύλλα από γραφίτη,  με διάμετρο περίπου ένα νανόμετρο. Έχουν χρησιμοποιηθεί προηγουμένως για να κάνουν ποικίλα ηλεκτρονικά συστατικά, συμπεριλαμβανομένων των διόδων και τρανζίστορ επιδράσεως πεδίου (FETs). Ένα FET μπορεί να γίνει από ένα νανοσωλήνα με την ένωση των ηλεκτροδίων πυλών, πηγής και αγωγών. Η ομάδα του Dekker έχει τοποθετήσει τώρα αρκετά από αυτά τα FETs σε ένα ενιαίο τσιπ πυριτίου για να διαμορφώσει διαφορετικά κυκλώματα.

Η απλή αναστροφική (inverter) συσκευή τους, αποτελείται από ένα νανοσωλήνα FET και μια μεγάλη πολωμένη αντίσταση: αυτή μετατρέπει μια υψηλή τάση εισόδου σε μια χαμηλή - δηλαδή μετατρέπει το "ένα" "σε "μηδέν" - και αντίστροφα. Με το να προσθέσουν ένα πρόσθετο FET παράλληλα, οι ερευνητές έκαναν μια πύλη NOR. Αυτή η συσκευή χρειάζεται δύο εισόδους "0" για να δώσει μια έξοδο "1", ή δύο "1" για να δώσει ένα "0".

Οποιεσδήποτε από τις πρότυπες πύλες λογικής - AND, OR, NAND και λοιπά - μπορούν να δημιουργηθούν χρησιμοποιώντας διαφορετικές ρυθμίσεις αυτών των FETs. Η ομάδα αυτή δημιούργησε επίσης μια "στατική τυχαία μνήμη πρόσβασης" (RAM) και έναν ταλαντωτή που παράγει ένα σήμα εναλλασσόμενου ρεύματος. Οι συσκευές αυτές ενισχύουν με ένα παράγοντα δέκα.

Η ομάδα του Πανεπιστημίου Ντελφτ που χρησιμοποίησε τη μέθοδο λιθογραφίας με δέσμες ηλεκτρονίων, για να αποθέσει ηλεκτρόδια πυλών αλουμινίου επάνω σε ένα στρώμα πυριτίου, τοποθέτησε τους νανοσωλήνες στην κορυφή, και πρόσθεσε τα χρυσά ηλεκτρόδια μέσω μιας τεχνική εξάτμισης.

Παρά το επίτευγμά τους, ο Dekker και οι συνάδελφοι του αναγνωρίζουν ότι υπάρχουν ακόμα προκλήσεις που πρέπει να υπερνικηθούν, όπως η δυσκολία να τοποθετήσουν τους νανοσωλήνες ακριβώς πάνω στο στρώμα. Αλλά η ομάδα ελπίζει ότι οι αναδυόμενες τεχνικές - συμπεριλαμβανομένου κι ενός τρόπου να τεθούν οι νανοσωλήνες κατευθείαν επάνω στο τσιπ - μπορούν να λύσουν αυτό το πρόβλημα.