Vista de un diseñador de una unión intramolecular de nanotubos de carbono de pared simple con porciones metálicas en los extremos izquierdo y derecho y un canal semiconductor ultracorto de ~3,0 nm en el medio. Crédito:Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología, Moscú
Un equipo internacional de investigadores utilizó una herramienta única insertada en un microscopio electrónico para crear un transistor que es 25.000 veces más pequeño que el ancho de un cabello humano.
La investigación, publicada en la revista Science , involucra a investigadores de Japón, China, Rusia y Australia que han trabajado en el proyecto que comenzó hace cinco años.
El codirector del Centro QUT para la ciencia de los materiales, el profesor Dmitri Golberg, quien dirigió el proyecto de investigación, dijo que el resultado fue un "descubrimiento fundamental muy interesante" que podría abrir el camino para el desarrollo futuro de pequeños transistores para futuras generaciones de dispositivos informáticos avanzados. /P>
"En este trabajo, hemos demostrado que es posible controlar las propiedades electrónicas de un nanotubo de carbono individual", dijo el profesor Golberg.
Los investigadores crearon el diminuto transistor aplicando simultáneamente una fuerza y un bajo voltaje que calentaba un nanotubo de carbono formado por unas pocas capas hasta que las cubiertas exteriores del tubo se separaban, dejando solo un nanotubo de una sola capa.
Luego, el calor y la tensión cambiaron la "chilaridad" del nanotubo, lo que significa que se reorganizó el patrón en el que los átomos de carbono se unieron para formar la capa atómica única de la pared del nanotubo.
El resultado de la nueva estructura que conectaba los átomos de carbono fue que el nanotubo se transformó en un transistor.
Los miembros del equipo del profesor Golberg de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Moscú crearon una teoría que explica los cambios en la estructura atómica y las propiedades observadas en el transistor.
El autor principal, el Dr. Dai-Ming Tang, del Centro Internacional de Nanoarquitectura de Materiales en Japón, dijo que la investigación había demostrado la capacidad de manipular las propiedades moleculares del nanotubo para fabricar un dispositivo eléctrico a nanoescala.
El Dr. Tang comenzó a trabajar en el proyecto hace cinco años cuando el profesor Golberg dirigía el grupo de investigación de este centro.
"Los nanotubos de carbono semiconductores son prometedores para la fabricación de nanotransistores energéticamente eficientes para construir microprocesadores más allá del silicio", dijo el Dr. Tang.
"Sin embargo, sigue siendo un gran desafío controlar la quiralidad de los nanotubos de carbono individuales, que determina de forma única la geometría atómica y la estructura electrónica.
"En este trabajo, diseñamos y fabricamos transistores intramoleculares de nanotubos de carbono alterando la quiralidad local de un segmento de nanotubos metálicos mediante calentamiento y tensión mecánica".
El profesor Golberg dijo que la investigación para demostrar la ciencia fundamental en la creación del diminuto transistor fue un paso prometedor hacia la construcción de microprocesadores más allá del silicio.
Los transistores, que se utilizan para conmutar y amplificar señales electrónicas, a menudo se denominan los "bloques de construcción" de todos los dispositivos electrónicos, incluidas las computadoras. Por ejemplo, Apple dice que el chip que alimenta los futuros iPhones contiene 15 mil millones de transistores.
La industria informática se ha centrado en desarrollar transistores cada vez más pequeños durante décadas, pero se enfrenta a las limitaciones del silicio.
En los últimos años, los investigadores han dado pasos significativos en el desarrollo de nanotransistores, que son tan pequeños que millones de ellos podrían caber en la cabeza de un alfiler.
"La miniaturización de transistores a escala nanométrica es un gran desafío para la nanotecnología y la industria moderna de semiconductores", dijo el profesor Golberg.
"El presente descubrimiento, aunque no es práctico para la producción en masa de pequeños transistores, muestra un principio de fabricación novedoso y abre un nuevo horizonte en el uso de tratamientos termomecánicos de nanotubos para obtener los transistores más pequeños con las características deseadas". Los nanotubos de carbono podrían ayudar a la electrónica a soportar las duras condiciones del espacio exterior
