Hiilinanoputkista on jo pitkään yritetty tehdä elektronisia piirejä, mutta nyt näyttää vähän lupaavammalta. Groningenin yliopiston tutkijat ovat yhdessä kollegoiden Wuppertal yliopistosta ja IBM Zurichistä kanssa kehittäneet menetelmän, jolla voidaan valita puolijohtavia nanoputkia liuoksesta ja tehdä niistä itsejärjestyviä transistoripiirejä.
Groningenin yliopiston professori Maria Antonietta Loi suunnitteli polymeereja, jotka käärivät itsensä vain puolijohtavien hiilinanoputkien ympärille liuoksessa, jossa oli sekalaisia putkia. Sitten polymeerien tiolien sivuketjut sitovat putket sopivasti sijoitettuihin kultaelektrodeihin luoden transistorin.
Tutkijoilla oli jo entuudestaan ajatus käyttää polymeerien tioliryhmien sivuketjuja tällaisen sidontaan. Idea oli, että kun rikki sitoutuu metalliin, se ohjaa polymeerillä käärityt nanoputket kohti kultaelektrodeja.
Vaikka professori Loi oli työskennellyt ongelman parissa ja IBM jopa patentoinut konseptin ongelmana oli edelleen se, että polymeerit tioliineineen kiinnittyivät myös metallisiin nanoputkiin ja toivat ne mukaan transistoreihin. Tämä pilasi ne.
Loin ratkaisu oli vähentää polymeerien tiolisisältöä Wuppertalin yliopiston polymeerikemistien avustuksella. - Se mitä olemme nyt osoittaneet, että tämä alhaalta ylöspäin -kokoonpano toimii: käyttämällä polymeereja, joilla on alhainen tiolipitoisuus, voimme valikoivasti tuoda puolijohtavia nanoputkia liuoksesta piiriin, toteaa Loi.
Rikki-kulta -sidos on vahva, joten nanoputket ovat vahvasti kiinnittyneitä. Ne sietävät jopa ultraaäänipesun. Lisäksi transistorien saanto on lähes 100-prosenttinen ja niillä on erittäin suuri elektronien liikkuvuus.
Tähän tavoitteeseen pääseminen kesti kymmenen vuotta. Tuloksena on halpa ja skaalautuva tuotantomenetelmä nanoputkien elektroniikalle. Tutkijana Maria Antonietta Loi arvioi varovaisemmin, että on vaikea ennustaa, tuleeko teollisuus kehittämään tätä ajatusta.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 7.4.2017
