Vad är en nanotransistor?

Transistorer är de grundläggande byggstenarna för de flesta elektronik, inklusive alla datorer och radioapparater. En nanotransistor är en transistor vars dimensioner mäts i nanometer. Exempelvis skulle en transistor med en diameter på 300 nanometer (miljarder delar av en meter) vara en nanotransistor. Transistorer används för att växla och förstärka elektroniska signaler. När de kombineras i miljoner och miljarder kan de användas för att skapa sofistikerade programmerbara informationsprocessorer, oftare kända som datorer. Dator- och kommunikationsföretag investerar hundratals miljoner dollar i forskningsfonder varje år för att utveckla mindre transistorer.

Miniatyrisering av transistorn har varit kännetecknet för 50 års framsteg i mindre datorer. I en trend som kallas Moores lag har antalet transistorer som ingenjörerna har kunnat passa på ett chip med fast storlek konsekvent fördubblats var 18 till 24 månad. Således har hela datorhistoriken bestått av många dussintals dubbleringar. Tyvärr för databehandlingsindustrin kan denna trend emellertid inte upprätthållas för alltid - den lilla storleken på nuvarande transistorer börjar löpa mot fysikens lagar.

Insatser för att tillverka en mindre nanotransistor är en drivkraft för att uppfylla Moores lag och ge kunderna bättre och snabbare elektronik. Konventionell fotolitografi ger gränser för hur liten en nanotransistor kan tillverkas, så att nya metoder försöks, inklusive användning av mikrober och långsam kemisk ångavsättning för att syntetisera transistorkomponenter. Insatsen för att göra nanotransistorer är i framkant inom nanotekniken.

I november 2001 gjorde forskare från Bell Labs ett stort steg framåt i ansträngningarna mot mindre nanotransistorer med deras tillverkning av individuellt adresserbara nanotransistorer i skala av en enskild molekyl. Dessa enheter är så små att ungefär 10 miljoner kan passa på en stift. Utmaningen att skapa små elektroder för dessa transistorer löstes med självmontering - att sätta ihop molekyler i en viss blandning som får dem att kombinera tillsammans och självmontera utan direkt ingenjörens ingripande. Tyvärr är detta tillvägagångssätt fortfarande experimentellt och är inte genomförbart för masstillverkning ännu.

I januari 2008 gjordes en annan milstolpe i utvecklingen av nanotransistorer av forskare vid University of Illinois, då de konstruerade en nanotransistorradio vars aktiva komponenter uteslutande är tillverkade av kolananorör. Kolananorör är extremt flexibla material med enastående styrka och användbarhet inom elektronik.

Eftersom nanotransistorer är så små, kan deras beteende inte helt beskrivas av aktuella teorier. Därför har ansträngningar pågått för att utveckla nya teorier som kan tillämpas på nanoskalan.