Các nhà nghiên cứu đã tạo ra được chiếc bóng bán dẫn nhỏ nhất trên thế giới – có bề dày chỉ bằng một nguyên tử và rộng 10 nguyên tử, từ loại nguyên liệu được cho rằng sẽ thay thế được silicon trong một tương lai không xa.
Chiếc bóng bán dẫn này, về bản chất là một công tắc bật tắt, được sử dụng công nghệ Graphene, một nguyên liệu chỉ mới được phát hiện ra cách đây khoảng 4 năm. Graphene là một lớp đơn nhất của than chì, được tìm thấy ở những chiếc bút chì đơn thuần. Chiếc bóng bán dẫn là thiết bị quan trọng của một bảng vi mạch và là nền tảng của bất cứ thiết bị điện tử nào.
- Nano transistor
Transistor phân tử có thể sẽ là các linh kiện cơ bản cho điện tử nano. Mỗi phân tử sẽ dẫn điện như một dây dẫn mảnh, một khi có phản ứng hóa học làm thay đổi cấu hình nguyên tử của chúng và qua đó đóng điện.
Những dây nano giao nhau giải quyết được bài toán khó của điện tử học ở kích cỡ nano: Làm sao có thể nối các dây dẫn với các linh kiện – chẳng hạn transistor hay điôt? Các dây có chức năng kép, chúng vừa là dây dẫn mà vừa là linh kiện. Mỗi giao điểm là một linh kiện, trong trường hợp này là một vi rơle. Để đóng hoặc ngắt một rơle người ta phải đặt một điện thế nhất định lên các dây nano giao nhau. Sau đó rơle sẽ mãi mãi ở trạng thái này. Các dây nano bán dẫn giao nhau cũng đã được dùng làm rơle hoạt động bằng phương pháp điện tử, nghĩa là không có chuyển động cơ học.
- Siêu nguyên liệu
Graphene từ lâu đã được ca ngợi là một siêu nguyên liệu vì nó có rất nhiều khả năng ứng dụng. Đó là một phân tử phẳng, với chiều dày chỉ bằng một nguyên tử, rất ổn định và rất mạnh. Các nhà nghiên cứu cũng đang tìm cách ứng dụng Graphene vào công nghệ biểu diễn vì nó trong suốt.
Grapene không còn là chủ đề nóng đối với các nhà nghiên cứu bóng bán dẫn bởi vì nó vốn là một chất dẫn điện tuyệt vời. Không giống như Silicon, bóng bán dẫn Graphene càng nhỏ lại càng hoạt động tốt hơn.
- Hở điện
Ngành kinh doanh chất bán dẫn hiện nay đang được tiến hành trên cơ sở chắc chắn, loại bỏ những chip siêu nhỏ làm từ nguyên liệu silicon mỏng manh. Các công ty như Intel đã có một lộ trình để giảm kích cỡ của các mạch sử dụng silicon, xuống còn khoảng 10 nanomet - nhỏ hơn bề ngang của một sợi tóc đến 10,000 lần.
Nhiều nhà nghiên cứu tin rằng việc sản xuất ra các mạch nhỏ hơn 10 nanomet bằng silicon sẽ quá khó bởi vì ở kích thước đó, chúng sẽ làm hở điện. Kế hoạch triển khai sản xuất mạch bằng silicon dự định sẽ kết thúc vào năm 2020, khiến cho cuộc chạy đua tìm ra nguyên liệu thay thế tiềm năng trở nên rất có lợi.
- Các ống Nano tạo ra sự nối điện
Các ống Nano bán dẫn lại là một loại khác nữa. Chúng lớn bằng các ống nano cacbon, nhưng thành phần của chúng dễ được điều khiển chính xác. Để chế tạo những dây này phải bắt đầu với một chất xúc tác kim loại quy định từ trước đường kính của dây đang lớn dần lên và quyết định các phân tử của vật liệu cần được tạo phải tập trung lại ở đâu. Trong quá trình lớn lên, dây được pha tạp các nguyên tử tạp chất để tạo ra bán dẫn loại n hay loại p. Loại n thừa điện tử, loại p thiếu điện tử (thừa lỗ trống) tích điện dương.
Việc chế tạo được các vật liệu loại n hay loại p là các vật liệu cơ bản cho transistor, điôt và những linh kiện điện tử khác đã mở cửa sang một thế giới mới. Vậy là đã xây dựng được nhiều linh kiện mới, chẳng hạn như hai loại transistor là MOSFET và transistor lưỡng cực, các linh kiện này có thể chuyển đổi để chuyển mức ”0” sang mức “1” và các điôt phát sáng đã mở ra con đường mới dẫn đến các kết nối quang học. Những transistor lưỡng cực này là linh kiện đầu tiên ở kích cỡ phân tử có thể khuếch đại được dòng điện. gần đây đạt tiến bộ nữa là đặt dây nano pha tạp loại n thẳng góc lên dây pha
tạp loại p và như vậy tạo ra được bộ nhớ có thể nhớ thông tin trong vòng 10 phút; khi đó điện tích được giữ lại tại điểm giao nhau của hai dây nano.
Tuy vậy, việc chế tạo các linh kiện có kích cỡ nanomet và phân tử mới chỉ là bước đầu. Thách thức còn lớn hơn nữa là kết nối rồi tổ hợp chúng sao cho có ý nghĩa. Đầu tiên là phải nối các linh kiện nano với các dây kích cỡ phân tử. Cho đến nay các linh kiện bằng phân tử hữu cơ vẫn được gắn với dây kim loại thông thường, được chế tạo bằng phương pháp quang khắc. Việc ứng dụng dây nano là không dễ, bởi lẽ chúng ta chưa biết làm sao qua đó vẫn tạo được liên kết điện hoàn hảo mà không phá hủy dây. Nếu như chúng ta có thể dùng dây và ống nano là cả linh kiện lẫn dây nối thì vấn đề này coi như đã giải quyết xong.
Thứ hai là sau khi các dây nano được nối với linh kiện thì chúng phải tự sắp xếp lại. Chẳng hạn theo những trường hai chiều. Mới đây người ta đã đạt được một tiến bộ mang tính đột phá: Tạo được các mạch nano nhờ các dòng chất lỏng. Tương tự như các thanh gỗ và các mảnh bè bị dòng nước cuốn trôi, dây nano cũng được chất lỏng xếp thành hàng song song, chất lỏng ở đây có thể là etanol hay một dung môi nào đó. Dòng chất lỏng này được điều khiển bằng cách dẫn qua những khe đã được khía vào các tấm nhựa. Đơn giản là đặt các tấm này lên đế mà chúng ta muốn bố trí linh kiện.
Qua phương pháp nêu trên ta đã tạo được ra các liên kết theo chiều dòng chảy: Chừng nào dòng chảy chỉ chảy theo một hướng thì chúng ta có các dây nano song song. Để bổ sung thêm những dây theo hướng khác, dòng được lái đi, quá trình được lập lại, và như vậy chúng ta đã tạo được các lớp dây nano bổ sung. Chẳng hạn để tạo được một mạng vuông góc , trước hết chúng ta xếp các dây nano thành những hàng song song, sau đó quay dòng chảy đi 900 , rồi lập các hàng tiếp theo. Bằng cách dùng các dây có thành phần khác nhau cho mỗi một lớp dây, rất nhanh chúng ta tạo được các linh kết nano đầy hiệu quả
mà chỉ sử dụng những thiết bị đơn giản như thiết bị của một phòng thí nghiệm. Một mạng điôt chẳng hạn gồm mặt phẳng các ống nano dẫn điện nằm trên một mặt khác gồm các ống nano bán dẫn. Hoặc người ta xếp một lớp ống nano đã cấy1 loại n lên trên một lớp cấy loại p. Trong hai trường hợp này những điểm giao nhau có tác dụng như điôt.
Tiền đề này mang tính quyết định : Phải tạo được các cách sắp xếp nhất định, mang tính tiên định. Hình thức tuân thủ chức năng. Một sáng kiến khác là : Ghép nối các liên kết một cách ngẫu nhiên. Sau đó mới nghiên cứu và xác định xem liệu bằng cách nào thì chúng có thể dùng làm bộ nhớ hay linh kiện máy tính. Trong trường hợp này thì chức năng tuân thủ hình thức. Vấn đề ở phương pháp này là sẽ khó nắm bắt được là một mạng phức tạp như thế sẽ sử dụng vào việc gì.
CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN
Vi điện tử đã và đang phát triển rất nhanh, tiếp theo vi điện tử là nano điện tử để làm những linh kiện có kích cỡ nhỏ hơn nhưng mang tính ưu việt hơn.
Luận văn đã khai thác và giới thiệu về công nghệ nano. Qua quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi đã thu được những kết quả cụ thể:
Đã tìm hiểu được cơ sở khoa học và các phương pháp chế tạo vật liệu nano.
Đã tìm hiểu, nghiên cứu về fuloren và ống cacbon: một vật liệu nano có rất nhiều ứng dụng trong ngành điện tử.
Giới thiệu những ứng dụng của nano trong những lĩnh vực của ngành công nghiệp đặc biệt là ngành điện tử.
Đề tài sẽ có ý nghĩa hơn khi được tiếp tục nghiên cứu cả về cơ sở khoa học cũng như được kiểm chứng thông qua thực nghiệm.
Cuối cùng, tôi mong đuợc sự đóng góp ý kiến, giúp đỡ của các thầy cô giáo và các bạn để đề tài có ý nghĩa hơn và áp dụng được vào thực tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1].Trương Văn Tân (2009), Khoa học và Công nghệ nano, Nxb Tri
Thức.
[2]. Jack Uldrich – Deb Newberry (2006), Công nghệ nano - Đầu tư
và đầu tư mạo hiểm. Nxb Trẻ.
[3]. Nguyễn Đức Nghĩa (2007), Hoá học nano: Công nghệ nền và vật
liệu nguồn, Nxb Khoa học tự nhiên và Công nghệ.
[4]. www. Khoahoc.com.vn/congnghemoi [5].Congnghenano.net/indek-php [6]. Hocmai.com.vn/print. [7]. www.prt.vn/up load/Nghiencuu/congnghenanovaungdung. [8].www.sinhhocvietnam.com/vn/module...page% 3D3. [9]. www:forum.lichhoc.vn/showthread.php%3d29571.