Idea miniaturyzacji i zmiany wymiarów urządzeń i układów obecna jest w nauce i technologii od dawna. Nanotechnologia jest w tym momencie najprężniej rozwijającą się gałęzią nauki. Chemicy i fizycy z całego świata prześcigają się w opracowywaniu i otrzymywaniu nowych związków, koloidów i materiałów, by na ich bazie wytwarzać nowe generacje układów elektronicznych i fizykochemicznych. Z całej gamy syntetyzowanych nanocząsteczek i nanozwiązków szczególne zainteresowanie budzą te, w których głównym pierwiastkiem jest węgiel.
Wszystko zaczęło się od fullerenów – podobnych do piłki futbolowej struktur zawierających 60 atomów tego pierwiastka. Z czasem wytworzono cząsteczki składające się z 70 i więcej atomów. „Piłki” zaczęły się coraz bardziej rozciągać wzdłuż jednego kierunku – w ten sposób otrzymano nanorurki – zwinięte w rulon płaszczyzny atomów węgla. Materiał ten jest bardzo wytrzymały mechanicznie oraz w zależności od ilości i ułożenia atomów może wykazywać własności elektryczne. Nanorurki przewodzą prąd jak metale lub wykazują własności półprzewodnikowe. Nie jest więc dziwne, że własności te próbuje się wykorzystywać w budowie układów elektronicznych.
Grupa izraelskich naukowców z Tel-Aviv University, jak podało pismo Nano Letters, opracowała metodę tworzenia układów elektronicznych opartych o nanorurki, które mogłyby zastąpić stosowane do tej pory chipy. Proces jest kilkustopniowy i podobny do stemplowania – tworzona jest matryca odpowienio rozmieszczonych krzemowych „słupków”. Szczyt każdego „słupka” pokrywany jest dwutlenkiem krzemu SiO2. Na tak przygotowanym podłożu syntetyzowany jest układ nanorurek, które tworzą ukształtowaną według zamierzeń sieć połączeń. Otrzymuje się w ten sposób swoisty „stempel”, który później „odbija” się na powierzchni przygotowanego uprzednio krzemowego chipa. Powstaje w ten sposób układ nanoprzewodów i nanoelektrod, na bazie których próbuje się uzyskać układy „elektroniki przyszłości”. Cały proces wzrostu i tworzenia się sieci nanorurek kontrolowany jest przez laserową spektroskopię ramanowską – laser w niej używany służy też do testowania jakości otrzymanego materiału.
Mimo swojej prostoty, metoda ta nie nadaje się na razie do wytwarzania układów na skalę komercyjną. Opracowanie jej jest jednak dużym krokiem w badaniach nad nowymi zastosowaniami nanomateriałów w elektronice. Bardzo możliwe, że za kilka lat, po optymalizacji tego procesu do celów przemysłowych, nanorurki podejmą rywalizację z powszechnie w tym momencie używanymi półprzewodnikami jak krzem, german i ich związki.
Marcin Perzanowski
