Wat is een nanotransistor?
Transistors zijn de fundamentele bouwstenen van de meeste elektronica, inclusief alle computers en radio's. Een nanotransistor is een transistor waarvan de afmetingen worden gemeten in nanometer. Een transistor met een diameter van 300 nanometer (miljardste van een meter) zou bijvoorbeeld een nanotransistor zijn. Transistors worden gebruikt voor het schakelen en versterken van elektronische signalen. Gecombineerd in miljoenen en miljarden, kunnen ze worden gebruikt om geavanceerde programmeerbare informatieprocessors te maken, beter bekend als computers. Computer- en communicatiebedrijven investeren jaarlijks honderden miljoenen dollars in onderzoeksfondsen om kleinere transistoren te ontwikkelen.
Miniaturisering van de transistor is het kenmerk geweest van 50 jaar vooruitgang in kleinere computers. In een trend die bekend staat als de wet van Moore, is het aantal transistors dat ingenieurs op een chip met een vaste grootte hebben kunnen passen, elke 18 tot 24 maanden constant verdubbeld. De hele geschiedenis van informatica bestond dus uit vele tientallen verdubbelingen. Helaas voor de computerindustrie kan deze trend echter niet voor altijd worden volgehouden - de kleine omvang van de huidige transistors begint tegen de natuurwetten aan te lopen.
Inspanningen om een kleinere nanotransistor te fabriceren zijn een duw om aan de wet van Moore te voldoen en om klanten betere en snellere elektronica te bieden. Conventionele fotolithografie biedt grenzen aan hoe klein een nanotransistor kan worden vervaardigd, dus nieuwe benaderingen worden geprobeerd, waaronder het gebruik van microben en langzame chemische dampafzetting om transistorcomponenten te synthetiseren. De inspanning om nanotransistors te maken staat voorop in de nanotechnologie.
In november 2001 hebben wetenschappers van Bell Labs een grote stap voorwaarts gezet in hun inspanningen voor kleinere nanotransistors met de productie van individueel adresseerbare nanotransistors op de schaal van een individueel molecuul. Deze apparaten zijn zo klein dat er ongeveer 10 miljoen op een pin kunnen passen. De uitdaging van het maken van kleine elektroden voor deze transistoren werd opgelost met behulp van zelfassemblage - het samenbrengen van moleculen in een bepaalde mix die ervoor zorgt dat ze samen combineren en zelfassembleren zonder directe ingenieursinterventie. Helaas is deze aanpak echter nog steeds experimenteel en nog niet haalbaar voor massaproductie.
In januari 2008 werd een andere mijlpaal in de ontwikkeling van nanotransistors gemaakt door wetenschappers van de Universiteit van Illinois, toen ze een nanotransistorradio bouwden waarvan de actieve componenten uitsluitend van koolstofnanobuizen zijn gemaakt. Koolstof nanobuisjes zijn extreem flexibele materialen met een ongeëvenaarde sterkte en bruikbaarheid in elektronica.
Omdat nanotransistoren zo klein zijn, kan hun gedrag niet volledig worden beschreven door de huidige theorieën. Daarom zijn er inspanningen geleverd om nieuwe theorieën te ontwikkelen die op nanoschaal kunnen worden toegepast.