Guidet vækst af nanotråde fører til selvintegrerede kredsløb

Forskere, der arbejder med små komponenter i nanoelektronik, står over for en udfordring, der ligner den, forældre til små børn har:at lære dem at klare sig selv. Nano-komponenterne er så små, at det er umuligt at arrangere dem med eksterne værktøjer. Den eneste løsning er at skabe betingelser, hvor de kan "stoles" til at samle sig selv.

Der er brugt mange kræfter på at lette selvsamlingen af ​​halvledere, de grundlæggende byggesten i elektronik, men indtil for nylig, succes har været begrænset. Forskere havde udviklet metoder til at dyrke halvleder nanotråde lodret på en overflade, men de resulterende strukturer var korte og uorganiserede. Efter at have vokset, sådanne nanotråde skal "høstes" og justeres vandret; da en sådan placering er tilfældig, videnskabsmænd skal bestemme deres placering og først derefter integrere dem i elektriske kredsløb.

Et team ledet af prof. Ernesto Joselevich fra Weizmann Instituttets afdeling for materialer og grænseflader har formået at overvinde disse begrænsninger. For første gang, forskerne har skabt selvintegrerende nanotråde, hvis position, længde og retning kan styres fuldt ud.

Præstationen, rapporteret i dag i Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ), USA, var baseret på en metode udviklet af Joselevich for to år siden til at dyrke nanotråde horisontalt på en velordnet måde. I denne undersøgelse - udført af Joselevich med Dr. Mark Schvartzman og David Tsivion fra hans laboratorium, og Olga Raslin og Dr. Diana Mahalu fra Physics of Condensed Matter Department – ​​forskerne gik længere, skabe selvintegrerede elektroniske kredsløb fra nanotrådene.

Først, forskerne forberedte en overflade med små, riller på størrelse med atomer og derefter tilføjet til midten af ​​rillerne katalysatorpartikler, der tjente som kerner til væksten af ​​nanotråde. Denne opsætning definerede positionen, længde og retning af nanotrådene. Det lykkedes dem derefter at skabe en transistor fra hver nanotråd på overfladen, producerer hundredvis af sådanne transistorer samtidigt. Nanotrådene blev også brugt til at skabe en mere kompleks elektronisk komponent - et fungerende logisk kredsløb kaldet en adressedekoder, en væsentlig bestanddel af computere. Disse ideer og resultater har givet Joselevich et prestigefyldt European Research Council Advanced Grant.

"Vores metode gør det muligt, for første gang, at bestemme arrangementet af nanotrådene på forhånd, så de passer til det ønskede elektroniske kredsløb, " Joselevich forklarer. Evnen til effektivt at producere kredsløb fra selvintegrerende halvledere åbner døren til en række teknologiske applikationer, herunder udvikling af forbedrede LED-enheder, lasere og solceller.