Nanoprzyszłość
-
- 16.06.2009
Nanotechnologia jest coraz bardziej modnym tematem. Często pojawiają się doniesienia o niezwykłych możliwościach, których dostarcza. Zapomina się jednak o tym, że wiele z jej zdobyczy działa już na co dzień w urządzeniach powszechnego użytku.
Gdy mówi się o nanotechnologii - technologii manipulującej strukturami o rozmiarach nie większych niż 100 nanometrów, można wyróżnić dwie gałęzie prac w tej dziedzinie. Pierwszą z nich są materiały o strukturze mieszczącej się w tym zakresie, druga zaś dotyczy manipulacji cząsteczkami i atomami, aby uzyskać niezwykłe własności produktów. Gdy prace schodzą do obszaru tak małych struktur, pojawiają się możliwości - ale i utrudnienia - nieznane w klasycznej inżynierii. Wynika to stąd, że w nanoskali bardzo wielkiej wagi nabierają prawa fizyki rządzące światem na poziomie pojedynczych atomów i cząsteczek.
Często wymienianym działem nanotechnologii, jest nanoelektronika. Chociaż jest obecna we wszystkich dzisiejszych komputerach, niewiele osób zastanawia się jednak nad istotą prac. Do świadomości ludzi
czyli tylko trochę większy od cząsteczki, jest tranzystor CMOS, który udało się zbudować w laboratoriach IBM.
Gdy zmieniają się prawa fizyki
"Gdy o nanotechnologii mówi się, jako o technologii jutra, należy pamiętać, że praktycznie każdy sprzedawany dzisiaj notebook - nawet najtańszy - wykorzystuje już jej zdobycze" - mówi Paul Seidler, koordynator IBM Nanoscale Exploratory Technology Laboratory w Zurichu. Najważniejszym elementem elektronicznym komputerów jest maksymalnie zminiaturyzowany tranzystor unipolarny. Dzisiejsze procesory mogą mieć nawet miliard tranzystorów na pojedynczej strukturze półprzewodnikowej. Każdy z nich posiada trzy elektrody (źródło, bramkę i dren), a elektrony przemieszczające się od źródła do drenu, przechodzą przez wąski kanał. Ten kanał w najbardziej zaawansowanych technologicznie konstrukcjach ma zaledwie 30-35 nm długości. Izolator, który separuje bramkę od kanału źródło-dren, ma obecnie grubość 1,1-1,2 nanometra, co odpowiada zaledwie 5-6 warstwom atomów. Oznacza to, że przy produkcji nowoczesnych mikroprocesorów, wymiary muszą być kontrolowane na tak niskim poziomie, zachowując powtarzalność wystarczającą do niezawodnego wykonania miliarda takich tranzystorów na jednej strukturze półprzewodnikowej. Nawet niewielka zmiana (dodanie dwóch dodatkowych warstw atomów izolatora, zmiana wymiarów kanału) powoduje zmianę charakterystyki pracy tranzystora. Skutkuje to tym, że w układzie elektronicznym może on działać inaczej, niż początkowo zakładano.
