Кремній був кращим матеріалом для електроніки протягом десятиліть, але тепер він починає виходити за межі своєї ефективності. Наступним кроком можуть стати вуглецеві транзистори і схеми, і тепер інженери Каліфорнійського університету в Берклі створили металеві графенові наноленти, які можуть діяти як дроти в такій повністю вуглецевій електроніці.
Закон Мура - це теорія, яка описує швидкість технологічного прогресу, стверджуючи, що кількість транзисторів в комп'ютерному чіпі буде подвоюватися кожні двадцять чотири місяці. Хоча це було вірно протягом десятиліть, в останні роки він починає сповільнюватися, оскільки ми досягаємо фізичних меж того, що можливо робити з кремнієм.
Наявний в достатку, дешевий і доступний у безлічі форм, вуглець є відмінним претендентом на дотримання закону Мура, особливо якщо може бути досягнута повністю вуглецева схема. Графіт, алмаз і вуглецеві нанотрубки - все це форми вуглецю, які довели свою корисність в різних електронних компонентах.
Але, мабуть, найбільш багатообіцяючим матеріалом є графен, решітка вуглецю товщиною всього в один атом. І навіть вони можуть мати різну форму - плоскі аркуші, зім'яті кулі, крихітні квантові точки або довгі тонкі «наноленти».
Це та остання форма, в якій команда Каліфорнійського університету в Берклі зробила прорив. Графенові наноленти зазвичай є напівпровідниками, але команді вчених вдалося перетворити їх на метали, що робить їх провідними і здатними діяти як дроти, що переносять електрони по ланцюгу.
«Ми думаємо, що такі металеві дроти - це справжній прорив», - говорить Фелікс Фішер, автор дослідження. «Це перший випадок, коли ми можемо навмисно створити ультратонкий металевий провідник - хороший внутрішній провідник - з матеріалів на основі вуглецю без необхідності зовнішнього легування».
Щоб створити ці металеві наноленти, дослідники пошили короткі сегменти разом, використовуючи тепло, щоб молекули хімічно реагували і з'єднувалися разом, утворюючи більш довгий ланцюжок. Зрештою, нанолента мала довжину в кілька десятків нанометрів і ширину всього 1,6 нанометра.
Дослідники виявили, що наноленти мають електронні властивості металу, причому кожен сегмент вносить тільки один електрон, який проводить і потім може вільно текти по стрічці. І, нарешті, вчені внесли одну крихітну зміну в структуру, щоб ще більше підвищити її продуктивність.
«Використовуючи хімію, ми створили крихітну зміну, зміну тільки одного хімічного зв'язку на кожні 100 атомів, але яке збільшило металійність наноленти в 20 разів, і це важливо з практичної точки зору, щоб зроби з цього хороший метал», - говорить Майкл Кроммі, автор дослідження.
Хоча вуглецеві нанотрубки є відмінними провідниками і показали себе багатообіцяючими в електроніці, вчені стверджують, що їх важче виробляти у великих масштабах. Наноленти легше виробляти оптом, що робить повністю вуглецеву електроніку більш життєздатною.
Дослідження опубліковано в журналі Science.
