Znajdź zawartość

Jak wiemy, miniaturyzacja krzemowych tranzystorów ma swoje granice i współczesna technologia właśnie się do nich zbliża. Dlatego też poszukiwane są alternatywne sposoby na zapewnienie ciągłego rozwoju komputerów. Jednym z nich jest pomysł na wykorzystanie krzemowych nanokabli. W 2008 roku naukowcy z MIT-u stworzyli nanokable, w których ruchliwość elektronów jest dwukrotnie lepsza niż w poprzednich tego typu produktach. Teraz ten sam zespół udowodnił, że jest w stanie ułożyć na sobie do pięciu wysoko wydajnych nanokabli, pięciokrotnie zwiększając w ten sposób wydajność nanokablowego tranzystora, bez zwiększania jego powierzchni na układzie scalonym. Zaletą rozwiązania proponowanego przez MIT jest fakt, iż nanokable zawieszone są w powietrzu, więc można je izolować, by nie dopuszczać do wyciekania ładunku, co jest coraz większym problemem w miarę zmniejszania tranzystorów. Jednak wadą nanokabli są ich niewielkie rozmiary, które ograniczają ilość przenoszonego ładunku. Profesor Judy Hoyt oraz jej studenci, Pouya Hashemi i Leonardo Gomez, zwiększyli wydajność nanokabli nieco rozciągając krzem tak, by jego atomy były oddalone od siebie bardziej niż normalnie. Rozciągnięty krzem stosuje się w konwencjonalnych tranzystorach od 2003 roku, a profesor Hoyt była jednym z pionierów badań nad tego typu technologią. Uczeni z MIT-u rozpoczęli swoje prace od umieszczenia na plastrze krzemowym mieszaniny krzemu domieszkowanego germanem. Na to nałożyli warstwę czystego krzemu. Jego atomy, próbując dopasować się do położenia atomów niższej warstwy, musiały się rozciągnąć, gdyż atom germanu jest większy od atomu krzemu, więc odległości pomiędzy nimi są większe. Następnie warstwę tak rozciągniętego krzemu umieszczono na kolejnym krzemowym plastrze. Na nim umieszczono na zmianę warstwy krzemu z germanem oraz czystego krzemu. Tak przygotowany stos pocięto, a następnie usunięto warstwy krzemu z germanem, otrzymując liczne zawieszone w powietrzu nanokable z rozciągniętego krzemu. Udało się zatem uzyskać tranzystory, w których ładunek przenoszony jest przez poruszające się elektrony. W tradycyjnych tranzystorach jest on jednak również przenoszony przez dziury. Wykorzystanie ich potencjału wymaga z kolei zupełnie innego podejścia do nanokabli. Atomy w nich powinny być nie rozciągnięte, a ściśnięte. Zespół profesor Hoyt już pracuje nad odpowiednimi nanokablami.

Naukowcy opracowali ogniwo słoneczne, które jest 200-krotnie cieńsze od ludzkiego włosa. W przyszłości może ono zasilić miniaturowe urządzenia. Ogniwo jest dziełem profesora Charlesa Liebera i jego zespołu z Uniwersytetu Harvarda. Zbudowano je z krzemowych nanokabli, które zamieniają światło słoneczne w energię elektryczną. Naukowcy stworzyli nanokable, które są niewidoczne dla ludzkiego oka. Pojedynczy kabel zapewnia 200 pikowatów mocy. To bardzo niewiele, jednak, jeśli weźmiemy pod uwagę fakt, że kable będą zasilać urządzenia w skali nano, taka ilość mocy okaże się wystarczająca. Oczywiście, pojawia się też i taki problem, że w przyszłości urządzenia w skali nano, jak np. czujniki wykrywające niebezpieczne substancje na lotniskach, będą musiały zostać spięte w sieć. A dostarczenie energii całej sieci może być już nie lada wyzwaniem. Na szczęście nanokable będzie można łączyć, zapewniając w ten sposób odpowiednią ilość energii. W przeciwieństwie do współcześnie wykorzystywanych źródeł, jest to metoda tania oraz przyjazna środowisku. Krzemowy nanokabel składa się z trzech warstw krzemu o różnych właściwościach elektrycznych. Energia elektryczna powstaje, gdy na zewnętrzną warstwę kabla pada światło słoneczne. Na powierzchni znajdują się elektrony, które, przez mikropory, wnikają głębiej, do rdzenia kabla. W tej chwili krzemowe nanokable wykorzystują 3,4% padającej na nie energii. Naukowcy uważają, że są w stanie zwiększyć ten odsetek do 5%. W porównaniu z innymi generatorami słonecznymi w skali nano, mają one kilka zalet. Przede wszystkim są bardziej wydajne. Druga zaleta to niski koszt produkcji, a trzecia to fakt, iż nie ulegają degradacji pod wpływem skoncentrowanych promieni słonecznych. Problemy takie występują w innych nanoogniwach, które są obecnie budowane z materiałów organicznych.