Was ist ein Nanodraht?
Ein Nanodraht ist eine Verbindungsstruktur mit einem Durchmesser von 10 -9 Metern (10 -11 Fuß), der extrem klein ist. Diese Verbinder werden auch als Quantendrähte bezeichnet und dienen zum Verbinden winziger Komponenten zu sehr kleinen Schaltkreisen. Diese Strukturen sind nicht größer als ein Zehntel Nanometer. Es gibt keine Einschränkung, wie breit sie wachsen können, aber sie können nicht höher als ein paar Nanometer werden.
Es gibt vier verschiedene Arten von Nanodrähten: metallische, halbleitende, isolierende und molekulare. Metallnanodrähte bestehen aus Nickel, Platin oder Gold. Während halbleitende Drähte Drähte aus Silizium, Indiumphosphid oder Galliumnitrid bestehen, bestehen isolierende Drähte aus Siliziumdioxid oder Titandioxid. Um einen molekularen Nanodraht zu erzeugen, werden organische oder anorganische molekulare Einheiten in einem bestimmten Format wiederholt.
Nanodrähte sind experimentell und nicht für kommerzielle oder industrielle Anwendungen erhältlich. Die Leitfähigkeit und die geringe Größe machen sie ideal für zukünftige Computerprozessoren und -anschlüsse. Die Verwendung von Nanodrähten und verwandter Technologie für die Nutzung photonenballistischer Wellenlängen wird derzeit erforscht. Diese Technologie ist ein notwendiger Schritt zur Schaffung eines molekularen Computers. Die Fähigkeit, Elektronen über diese Verbinder zu übertragen und einen Logikprozess zu programmieren, ist für die nächste Entwicklungsstufe von entscheidender Bedeutung.
Zur Herstellung eines Nanodrahts stehen verschiedene Techniken zur Verfügung. Die zuverlässigste Technik wird jedoch als Vapor-Liquid-Solid-Synthesemethode (VLS) bezeichnet. Bei dieser Methode werden spezielle Partikel oder ein Gas wie Silan verwendet, um eine Umgebung zu schaffen, die das Wachstum eines Nanodrahts unterstützt. Dieses Material wird dann einem Goldnanocluster ausgesetzt, der kristalline Nanodrahtstrukturen erzeugt.
Nur wenn das Ausgangsmaterial die Struktur übersättigt, wächst ein Nanocluster. Die relative Länge des Produkts wird durch die Steuerung der Dauer der Exposition gegenüber der Quelle gesteuert. Mehr Belichtung führt zu einer längeren Struktur. Anorganische Nanodrähte, die alternativ als Clusterpolymere angesehen werden, werden in einer einstufigen Dampfphasenreaktion bei erhöhter Temperatur synthetisiert.
Ein Nanodraht kann auch von oben nach unten oder von unten nach oben hergestellt werden. Bei der Methode von oben nach unten wird ein Block aus dem festen Material, aus dem die Nanodrähte hergestellt werden, geschnitzt, um den Draht mit der richtigen Größe herzustellen. Der Bottom-Up-Ansatz ist eher ein Montageprozess, bei dem der Nanodraht durch Hinzufügen der Kernmaterialien zum Draht bei dessen Wachstum aufgebaut wird.
Wissenschaftler auf der ganzen Welt arbeiten an einer schnelleren und effizienteren Methode zur Herstellung eines Nanodrahts. Die Verwendung von Nanodraht in einem Transistor ist eine ideale Methode zur Herstellung kleinerer und schnellerer Mikroprozessorkomponenten für die Computer- und Elektronikindustrie. Obwohl Nanodrahttransistoren besser funktionieren als die Stromtransistoren, sind die hohen Kosten, die zu ihrer Herstellung erforderlich sind, ein Hindernis für eine breitere Herstellung.