Forskere ved Interdisciplinært Nanoscience Center (iNANO) og Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet har, i samarbejde med teoretikere på Technische Universität Dresden og Forschungszentrum Dresden-Rossendorf Tyskland, påvist et helt udsædvanligt materiale.

Hidtil har forskere forsøgt sig med udvikling af nanotransistorer baseret på kulstof nanorør, men selv om det er forholdsvis enkelt at fremstille de mikroskopiske strukturer i kulstof, har det vist sig sværere at få kulstof til at agere som en transistor samt at lede strømmen til og fra nanotransistoren.

»Kulstof nanorørene har en tendens til at klumpe sammen, og det er generelt vanskeligt at skabe elektriske kontakter til dem. Derudover findes kulstof nanorør både i en metallisk og en halvleder variant, og det er således nødvendigt at udvikle en separationsproces før en industriel produktion af nanoelektronik-komponenter baseret på kulstof nanorør kan finde sted,« siger professor Flemming Besenbacher, leder af iNANO centeret på Aarhus Universitet.

Bedre egenskaber
Et alternativ kunne være at bruge molybdæn sulfide nanoledninger, der ikke har de samme ulemper som kulstof nanorør.

»Nanoledninger opbygget af molybdæn sulfid-enheder (Mo6S6) danner en yderst regelmæssig og velordnet struktur, der er verificeret ved hjælp af Skanning Tunnel Mikroskopi (STM) og teoretiske kvantemekaniske simuleringer. Den veldefinerede struktur indebærer, at disse nanoledninger også besidder veldefinerede elektroniske egenskaber, hvilket er en klar fordel i forhold til kulstof nanorør,« siger Flemming Besenbacher.

Men den helt store fordel ved nanoledninger baseret på molybdæn sulfid får man, når de bliver snoet, for så opnår de en halvledende effekt, der gør, at de kan anvendes som transistorer og dermed finde vej til morgendagens chips.

»Både de eksperimentelle STM resultater og de teoretiske simuleringer viser at nanoledningerne er metallisk ledende, men simuleringerne viser ydermere, at ved vride nanoledningerne omkring deres længde-akse er det muligt fremkalde en metal-isolator overgang. Det er således mulig at tænde og slutte for ledningsevnen,« siger Flemming Besenbacher.

Forlænger Moores lov
Mo6S6 nanoledninger har også den fordel, at de i enderne er afsluttet med svovl, hvilket gør det let at skabe elektrisk kontakt til dem.

Hidtil har fremstilling af chips til computere baseret sig på silicium, og år efter år har det betydet flere transistorer til stort set samme pris. Denne udvikling er populært betegnet som Moores lov efter Thomas Moore, der grundlagde Intel. Men en gang i perioden 2015 til 2020 vil Moores lov måske bryde sammen, vi vil nå til enden af "the Silicon road" fordi silicium-strukturerne bliver så små, og silicium oxid laget så tyndt, at Si felt-effekt-transistorerne (FET), som vi kender dem i dag, vil bryde sammen. Derfor er forskerne allerede nu på jagt efter stoffer og materialer, der fortsat kan øge antallet af transistorer per chip.

»Det betyder, at man måske kan bygge hurtigere og bedre transistorer og chips ved at kombinere silicium med eksempelvis kulstof nanorør, hvilket der forskes intenst i, men der er stadig problemer med rutinemæssigt at opnå de ønskede egenskaber over længere tid. Vi har arbejdet med molybdæn disulfid tidligere i blandt andet et samarbejde med Haldor Topsøe, og det var der, vi fik ideen til at ændre lidt på de syntese-betingelser, vi brugte, og gro nanoledninger i stedet for nanopartikler. Disse molybdæn sulfid (Mo6S6) nanoledninger har dielektriske egenskaber, hvilket vi har kunnet påvise ved STM og teoretiske simuleringer. Men vi mangler at kunne påvise, at syntesemetoden kan skaleres op i stor stil,« siger Flemming Besenbacher.

Forskernes resultater er netop blevet offentliggjort gennem et par artikler i Nano Letters.