Что такое нанотранзистор?

Транзисторы являются основными строительными блоками большинства электроники, включая все компьютеры и радиоприемники. Нанотранзистор - это транзистор, размеры которого измеряются в нанометрах. Например, транзистор диаметром 300 нанометров (миллиардных долей метра) будет нанотранзистором. Транзисторы используются для коммутации и усиления электронных сигналов. Объединенные в миллионы и миллиарды, они могут быть использованы для создания сложных программируемых информационных процессоров, более известных как компьютеры. Вычислительные и коммуникационные компании ежегодно вкладывают сотни миллионов долларов в исследовательские фонды для разработки небольших транзисторов.

Миниатюризация транзистора была отличительной чертой 50-летнего прогресса в небольших компьютерах. В рамках тенденции, известной как закон Мура, число транзисторов, которые инженеры смогли установить на микросхему фиксированного размера, постоянно удваивалось каждые 18–24 месяца. Таким образом, вся история вычислений состояла из множества десятков удвоений. Однако, к сожалению для компьютерной индустрии, эта тенденция не может сохраняться вечно - крошечные размеры современных транзисторов начинают сталкиваться с законами физики.

Усилия по изготовлению меньшего нанотранзистора являются толчком к выполнению закона Мура и предоставлению клиентам более качественной и быстрой электроники. Обычная фотолитография предлагает пределы того, насколько малым может быть изготовлен нанотранзистор, поэтому предпринимаются новые подходы, включая использование микробов и медленное химическое осаждение из паровой фазы для синтеза компонентов транзистора. Усилия по созданию нанотранзисторов находятся на переднем крае нанотехнологий.

В ноябре 2001 года ученые Bell Labs сделали большой шаг вперед в усилиях по созданию меньших нанотранзисторов, изготовив индивидуально адресуемые нанотранзисторы в масштабе отдельной молекулы. Эти устройства настолько малы, что около 10 миллионов могут поместиться на головке булавки. Задача создания крошечных электродов для этих транзисторов была решена с помощью самосборки - объединения молекул в определенную смесь, которая заставляет их объединяться и самосборываться без непосредственного вмешательства инженера. К сожалению, однако, этот подход все еще экспериментален и пока не подходит для массового производства.

В январе 2008 года ученые из Университета Иллинойса сделали еще одну веху в разработке нанотранзисторов, когда они создали нанотранзисторное радио, активные компоненты которого сделаны исключительно из углеродных нанотрубок. Углеродные нанотрубки являются чрезвычайно гибкими материалами с беспрецедентной прочностью и полезностью в электронике.

Поскольку нанотранзисторы настолько малы, их поведение не может быть полностью описано современными теориями. Поэтому продолжаются усилия по разработке новых теорий, которые могут быть применены к наноразмерным.