Место, где бьется неутомимый пульс компьютерной индустрии, недаром метко прозвали «Кремниевой Долиной». Начиная с 1960-х годов компьютерные чипы делают из кремния. Но ученые из Университета Южной Калифорнии, похоже, нашли способ положить конец полувековому господству кремния в электронике, заменив его… самым обыкновенным углем. Пока одни создают миниатюрные компьютеры, другие ищут пути изменить сам подход к производству этих незаменимых помощников человека.
На самом деле идея использования угольных нанотрубок в транзисторах не нова. Еще в далеком 1998 году Дельфтским университетом были созданы первые транзисторы из угольных нанотрубок. Если бы удалось довести дело до конца и создать чипы из этого материала, это позволило бы сэкономить электроэнергию, которую наша цивилизация и так неумеренно поглощает, особенно в последние годы.
Так почему же до сих пор в компьютерных чипах используется неэкономный кремний!? Главная причина этой «недоработки» в том, что до сих пор процесс производства нанотрубок был непредсказуем. Не получалось точно задать диаметр, тип и, в особенности, хиральность. Последний показатель влияет на элетромеханические свойства материала.
Чтобы внести некоторую ясность, приведем простейший пример. Сверните лист офисной бумаги трубочкой. У получившейся конструкции будет определенная хиральность. Теперь сверните его же под углом. Хиральность будет другой. Вы скажете: «Так какие проблемы! Надо просто правильно сворачивать». Но, если свернуть лист бумаги под нужным углом не составляет ни малейшей проблемы, то тончайший наноматериал так просто не «сворачивается».
Решение проблемы найдено группой ученых под руководством профессора Чонгву Жоу (Chongwu Zhou) из Университета Южной Калифорнии совместно с группой Минга Женга (Ming Zheng) из Национального института стандартов и технологий в Мэриленде. Новая технология позволяет создавать угольные нанотрубки с предсказуемыми диаметром и хиральностью.
Профессор Жоу горд найденным решением и считает его истинным научным прорывом, о котором его выдающиеся предшественники, работавшие в этом направлении, могли лишь мечтать:
Возможность контролировать хиральность угольных нанотрубок была мечтой многих исследователей. Сейчас эта мечта воплощается в реальность.
Обычно карбоновые нанотрубки производили с использованием системы химического выпаривания. Под воздействием катализатора из металлических наночастиц газ обретал структуру нанотрубки. Принято было считать, что диаметр нанотрубки зависит от размера металлических наночастиц. Но попытки пойти через контроль размера наночастиц, входящих в состав катализатора, не привели к ожидаемому успеху.
Ученые из Университета Южной Калифорнии решили отказаться от работы над катализатором. Вместо этого было решено сортировать выращиваемые частицы карбоновых нанотрубок по показателю хиральности, используя разработанную в университете технологию. Эти частицы используются как основа для выращивания более длинных трубок, которые производятся по технологии химического осаждения из паровой фазы. Сама трубка в итоге имеет такую же хиральность (а, следовательно, такие же электромеханические свойства), как и основа-прототип.
Этот технологический процесс сейчас называют процессом «клонирования нанотрубок». Следующим шагом в исследованиях станет тщательное изучение механизма роста нанотрубок в описанной выше системе. Это позволит в дальнейшем нарастить объемы производства до промышленных масштабов.
Источник: Esciencenews.com
