Koltuber räddar Moores lag i framtiden

Små, små tuber av kol kan utnyttjas för ultrasnabb koppling i extremt energisnåla elektronikkomponenter.

Intresset för koltuber växer, men det lär dröja innan de utnyttjas praktiskt.

Grafitskikt rullade till tuber i nanometerskala kan enligt vissa forskare bli lösningen för en industri som vant sig vid ständigt minskande geometrier. Nanotuberna, som de kallas, kan utnyttjas för en rad olika uppgifter bland annat tack vare att de kan agera såväl halvledare som metall.

- Med nanotuber blir kopplingshastigheter i THz-området möjliga och dessutom lovar materialet extremt låg energiförbrukning, menar Alan Johnson vid University of Pennsylvania I USA, som nyligen sammanfattade forskningsläget för området på ISSCC, International Solid-State Circuits Conference, i Kalifornien.

Forskningen kring nanotuber har relativt nyligen tagit steget från teori till praktik. Det är bara sedan 1996 som syntesen av denna form av kol skett på ett tillförlitligt och reproducerbart sätt. En rad olika forskargrupper i världen har dock intresserat sig för nanotubernas speciella elektriska egenskaper och börjat experimentera kring tilllämpningar.

Nanotuberna består av en kolatom tjocka grafitskikt som rullas ihop till tuber och försluts i ändarna. Beroende på hur de rullas ihop kommer den resulterande tuben att få ledande eller halvledande egenskaper. Tuber vars ena hälft är ledande medan den andra är halvledande är teoretiskt möjliga att göra även om ingen ännu lyckats framställa sådana.

idealiska för platta skärmar

Till de strukturer som hittills byggts hör en så kallad TubeFET i vilken en nanotub agerar halvledarkanal mellan två metallkontakter. Denna konstruktion, i vilken nanotuben mäter endast 1,4 nm i diameter och 10 μm på längden, fungerar vid rumstemperatur. Däremot krävs temperaturer ned mot absoluta nollpunkten för andra funktioner såsom exempelvis transistoreffekt för en enda elektron. Johnsons forskargrupp studerar även nanotuber med diodliknande egenskaper.

Forskargrupper vid Stanforduniversitetet och University of Buffalo har dessutom testat arrangemang av nanotuber för användning i platta skärmar. De menar att nanotuberna är idealiska för detta ändamål eftersom de ger hög strömstyrka vid låg spänning.

Enligt Alan Johnson är det dock först när man lyckats hitta sätt att få nanotuberna att själva arrangera sig till att bilda komplicerade elektronikkomponenter som deras egenskaper verkligen kan komma till sin rätt.

- Det kommer troligen att dröja en eller ett par årtionden innan nanotuber utnyttjas i praktiska tillämpningar, menar han.

Gittan Cedervall