FYI.

This story is over 5 years old.

Tech

Koolstof nanobuisjes gaan onze computers nog veel sneller maken

“Hier dromen nanotechnologen al twintig jaar van."

Onderzoekers van de University of Wisconsin-Madison is eindelijk gelukt waar nanotechnologen al decennia van dromen: een nanotube transistor van koolstof, die bijna twee keer sneller is dan de silicium tegenhanger. Volgens de onderzoekers zullen deze koolstof nanotube transistors zorgen voor betere batterijen en een significant snellere verwerkingscapaciteit voor telefoons en computers, dan de conventionele chips die nu worden gebruikt.

Advertentie

"Het maken van koolstof nanotube transistors die beter zijn dan silicium transistors is een grote mijlpaal," aldus Michael Arnold, een professor aan de University of Wisconsin. "Deze prestatie is een droom van de nanotechnologie de afgelopen 20 jaar."

Het was al langer bekend dat koolstof nanotubes – eigenlijk rietjes gemaakt van koolstof die maar één atoom dik zijn – een aantal geweldige mogelijkheden biedt, zoals honderd keer sterker zijn dan staal, terwijl het nog steeds uit kan rekken. Koolstof nanotubes zijn ook een van de meest geleidende materialen op aarde. Dat maakt de stof perfect voor het verplaatsen van elektrische stroom in een klein gebied zoals in de transistor - de elektrische schakelaars in de centrale verwerkingseenheid van een computer.

Ondanks de grote potentie van technologie met koolstof nanobuisjes, gaat de ontwikkeling niet erg snel. Het probleem is dat de pure koolstof niet kon worden geïsoleerd – er waren veelal onzuiverheden van metaal, wat een negatieve invloed op het vermogen van de halfgeleider had.

Dankzij de nieuwe productietechniek van koolstof nanotubes, ontwikkeld door onderzoekers van de University of Wisconsin in 2014 genaamd 'floating evaporative self-assembly,' werd het mogelijk om hele pure koolstof nanotubes te maken die in een transistor kunnen. Deze techniek maakt gebruik van de zelf-monterende mogelijkheden van koolstof nanotubes in een polymeeroplossing, waarmee de onderzoekers de juiste afstand van de nanotubes op een wafer kunnen manipuleren.

Het eindresultaat zijn nanotubes met minder dan .01 procent metalen onzuiverheden in de transistor. Voor het eerst werd het mogelijk om stroom te geleiden die 1.9 keer hoger was dan de meest moderne silicium transistor van vandaag.

Dit is slechts het topje van de ijsberg. De toekomst ziet er op basis van de huidige inzichten veelbelovend uit. Zo schatten onderzoekers in dat toekomstige transistors met deze nanotechnologie vijf keer sneller en vijf keer zuiniger zullen zijn dan de silicium variant. "Er is een hele hype geweest rond koolstof nanotubes die niet uit bleek te komen, en dat heeft veel mensen pessimistisch gemaakt," vertelt Arnold, "maar we denken dat de hype uiteindelijk terecht zal blijken. Het kost alleen decennia voordat de wetenschap ver genoeg is om deze materialen echt effectief te gebruiken."