Pasaulis to laukė 20 metų: pirmą kartą anglies nanovamzdelių tranzistoriai aplenkė silicio tranzistorius

Tyrėjai ilgus metus stengėsi išsiaiškinti, kaip sukurti naujos kartos kompiuterius iš anglies nanovamzdelių, nes jų unikalios savybės padėtų pagaminti efektyvesnius įrenginius, kurie naudotų mažiau energijos, rašo sciencealert.com.

Tyrimą atlikę mokslininkai teigia, kad nanotechnologijos srityje apie tokius rezultatus svajota 20 metų. Anglies nanovamzdeliai, kurie pirmą kartą sukurti 1991-aisiais, yra tarsi miniatiūriniai anglies „šiaudeliai“, vos vieno atomo storio.

Įsivaizduokite mažą cilindro formos vamzdelį, kuris būtų 50 tūkst, kartų mažesnis už žmogaus plauko storį, ir sudarytas iš anglies atomų, išsidėsčiusių šešiakampiame darinyje. Taip atominiu lygiu atrodo anglies nanovamzdelis.

Kadangi nanovamzdeliai labai maži, jų milijonus galima sudėti į plokšteles, kurios veiktų tarsi silicio tranzistoriai – elektriniai jungikliai, sudarantys kompiuterio procesorių.

Nepaisant to, kad yra labai maži, anglies nanovamzdeliai turi puikių savybių – jie yra šimtą kartų tvirtesni už geležį, tačiau šešis kartus lengvesni, taip pat yra tamprūs. O geriausia tai, kad jie yra viena laidžiausių kada nors atrastų medžiagų.

Kadangi anglies nanovamzdeliuose atomai labai tvirtai surišti, medžiaga geba sukurti elektronų delokalizaciją, kuri leidžia elektros krūviui tekėti laisvai. Anglies atomų išsidėstymas taip pat leidžia šilumai per vamzdelius judėti stabiliai, o tai suteikia 15 kartų didesnį terminį konduktyvumą nei vario.

Dėl šių puikių savybių anglies nanovamzdeliai gali pakeisti silicio tranzistorius, kurių potencialas sparčiai mažėja. Jei mokslininkams pavyktų išsiaiškinti, kaip pakeisti silicio dalis kompiuteriuose anglies nanovamzdeliais, kompiuterių greitis galėtų padidėti penkis kartus.

Tačiau norint masiškai pagaminti anglies nanovamzdelius iškyla bėda – juos itin sunku izoliuoti nuo mažų metalinių priemaišų. Šios mažos dalys medžiagoje gali sugadinti puslaidininkio savybes. Tačiau mokslininkai iš Viskonsinio universiteto JAV teigia radę būdą, kaip išvalyti beveik visus šiuos nešvarumus. Tai galima padaryti panaudojant polimerų tirpalą, kuris medžiagoje palieka vos 0,01 proc. priemaišų.

Tyrimas publikuotas „Science Advances“.