Det utrolige krympende kredsløb

(PhysOrg.com) -- Lige da det så ud til, at mikrochips ikke kunne blive mindre, en teknik udviklet af forskere her ved University of Cambridge Engineering Department kan føre til chips, som ikke kun er mindre, men kan understøtte elektriske strømtætheder fem gange større end den nuværende teknologi.

Teknikken, udviklet af professor John Robertson og Santiago Esconjauregui bruger specielle arrangementer af kulstofatomer til at føre elektrisk strøm gennem mikrochipsene.

Mikrochips, også kendt som integrerede kredsløb (IC'er), bruges i næsten alt elektronisk udstyr, fra computere til mobiltelefoner til et hvilket som helst antal af de digitale apparater, der findes i den gennemsnitlige husstand. Deres lille størrelse og lave produktionsomkostninger har revolutioneret forbrugerelektronikindustrien.

Integrerede kredsløb er konstrueret i lag, hver med mange separate elektriske komponenter, der er forbundet med små kobberledninger, både i og mellem lagene. Efterhånden som producenter forsøger at gøre integrerede kredsløb mindre og mindre, kobberstikkene skal også blive mindre. Dette resulterer i, at den elektriske strømtæthed i kobberet bliver proportionalt højere, indtil der til sidst ikke kan føres mere strøm gennem kobberstikket.

Professor Robertson og hans kolleger har udtænkt en metode, der bruger kulstofnanorør til at erstatte de lodrette kobberstik i IC'er, gør det muligt at bygge stadig mindre kredsløb, reducere størrelsen af ​​elektronik yderligere.

Carbon nanorør består af et særligt arrangement af kulstofatomer. Normalt, som i grafit, atomerne er arrangeret sekskantet og lagdelt i ark. I nanorør dog arkene rulles sammen til små rør. Diameteren af ​​disse rør svarer til blot nogle få kulstofatomer.

Individuelle kulstof nanorør kan understøtte ekstremt høje elektriske strømtætheder, og er fremragende kandidater til at erstatte kobber for at forbinde IC-lag. Imidlertid, for at dette kan lade sig gøre, nanorørene skal dyrkes i meget tætte bundter direkte på underlaget.

Nanorørbundter dyrkes normalt ved at afsætte en tynd film af en katalysator, såsom jern, på substratet og ændre katalysatorens egenskaber ved brug af varme, en proces kendt som udglødning. Udglødning producerer en række nanopartikler, som er grundlaget for væksten af ​​hvert nanorør. Denne metode producerer nanorørbundter, men de har begrænset rumlig tæthed, og bærer utilstrækkelig elektrisk strøm til mikrochipformål.

Professor Robertson og hans kolleger har udtænkt en metode til at dyrke nanorørbundter gennem flere afsætnings- og udglødningstrin, resulterer i successive stigninger i nanopartikeldensiteten. De resulterende bundter har en tæthed, der er fem gange større end den nærmeste tilgængelige teknologi, med yderligere tæthedsforøgelser mulig i fremtiden.