Chips in Atomgröße: Japan entwickelt Nanoröhren, die 100.000-mal dünner als ein Haar sind

Eine Gruppe japanischer Forscher der Universität Tokio gab die Herstellung der weltweit dünnsten Halbleiter-Nanoröhren bekannt. Ihr Durchmesser beträgt nur einen Nanometer – das ist etwa 100.000-mal dünner als ein menschliches Haar. Diese Entwicklung ist ein wichtiger Schritt zur Herstellung kompakterer Mikrochips und bestätigt praktische theoretische Berechnungen, die vor fast 25 Jahren veröffentlicht wurden. Wie Ixbt.com berichtet .

Die größte Herausforderung bei der Herstellung solcher ultradünnen anorganischen Nanoröhren bestand darin, ihre Stabilität zu gewährleisten. Japanische Wissenschaftler lösten dieses Problem mit einer einzigartigen Methode: Sie verwendeten Nanoröhren aus Bornitrid, das als Isolator dient, als „Form“. Innerhalb dieser Hülle entstand durch Erhitzen eine ultradünne Röhre aus Molybdändisulfid (MoS2), einem vielversprechenden Halbleitermaterial. Das Ergebnis war eine Struktur nach dem „Matroschka“-Prinzip, bei der Komponenten ineinander verschachtelt sind.

Der begrenzte Raum zwingt die Atome zu einer nahezu perfekten Anordnung, was die Herstellung von Material mit minimalen Defekten ermöglicht. Dieses Design ist sehr gut für Gate-All-Around (GAA)-Transistoren geeignet, die in modernen Prozessoren verwendet werden. Experimente bestätigten auch, dass sich die elektronischen Eigenschaften mit abnehmendem Nanoröhrendurchmesser ändern, was eine flexiblere Steuerung zukünftiger Halbleiterbauelemente ermöglicht.

Das neue Material bietet mehrere Vorteile gegenüber Silizium. Moderne Siliziumchips werden durch Ätzverfahren hergestellt, was bei extrem kleinen Maßstäben zu Defekten führt. Die neuen Nanoröhren werden jedoch mit atomarer Präzision geformt. Außerdem sind sie stabiler und haben vorhersehbarere Eigenschaften als Kohlenstoffnanoröhren, was für die industrielle Fertigung von entscheidender Bedeutung ist.

Derzeit arbeiten die Forscher daran, die Länge der Nanoröhren von einigen hundert Nanometern auf einen Mikrometer und mehr zu erhöhen. Es ist auch geplant, diesen Ansatz zur Herstellung anderer Arten von Nanostrukturen mit magnetischen und supraleitenden Eigenschaften zu nutzen.