در تلاشی به منظور یافتن جایگزین برای تراشه های سیلیکونی امروزی، محققین IBM توانسته‌اند نانولوله‌های کربنی را یک گام دیگر به پیش برانند.

نانولوله‌های کربنی ساختارهای بسیار کوچکی هستند ساخته شده از شبکه‌های توری مانند از جنس اتم‌های کربن که در قالبی استوانه‌ای پیچیده شده‌اند. حالا تیمی 8 نفره از IBM (که یک پروفسور ایرانی نیز در بین آنها است) موفق به کشف راهی شده تا نانولوله‌ها را با دقت بالا روی یک تراشه کامپیوتری قرار دهد. این پیشرفت به آنها امکان می‌دهد تا نانولوله های کربنی را با تراکمی 100 برابر آنچه در روش‌های فعلی ممکن است، چینش کنند و این یک گام کلیدی به سمت تولید مقرون به صرفه تراشه ها است. IBM توانسته یک چیپ با بیش از 10 هزار بخش متشکل از نانولوله ها را بسازد.

این تکنیک جدید کمک خواهد کرد تا شانس نانولوله ها برای پذیرفته شدن به عنوان یک جایگزین برای تکنولوژی امروزی ساخت ترانزیستورهای سیلیکونی بالاتر برود. چیپ های امروزی از سویچ های الکتریکی ریزی به نام ترانزیستورها ساخته شده‌اند و نانولوله‌های کربنی به طور بالقوه قادر هستند به جای کانال‌های سیلیکونی مورد استفاده قرار بگیرند تا الکتریسیته جاری در ترانزیستورها را هدایت کنند.

نانولوله‌های کربنی می‌توانند ذات نیمه رسانای سیلیکون را داشته باشند که این به آنها امکان قطع و وصل سریع جریان الکتریکی -که در ساخت تراشه‌ها حیاتی است- را می‌دهد. همچنین قابلیت هدایت الکترون در آنها فوق العاده عالی است. ولی اینها به کار تولید کنندگان چیپ ها نخواهد آمد مگر آنکه راهی یافته شود تا نانولوله‌ها را با دقت بسیار بالا و در حجم انبوه روی صفحه میزبان (ویفر) جایگذاری کنند.

پژوهش IBM که دیروز در journal Nature Nanotechnology به انتشار رسیده، از ترکیب چندین روش شیمیایی بهره می‌برد تا تولید کنندگان تراشه، بتوانند به طور انبوه نانولوله‌های منفرد را در محل دقیقی که می‌خواهند بنشانند. و IBM با این روش، به تراکم یک میلیارد نانولوله در هر سانتی متر مربع رسیده.

نانولوله‌های کربنی فقط یکی از جایگزین‌های احتمالی برای عصر پس از سیلیکون هستند. سایر گزینه‌ها از جمله نوارهای تخت، باریک و شبکه مانند کربنی که به آنها گرافین گفته می‌شود نیز به نانولوله‌ها نزدیک هستند؛ در سمت دیگر استفاده از ایندیوم، آرسنیک، و گالیوم را داریم که در زمینه فوتونیک قرار دارند و به جای الکترون‌ها، فوتون‌ها را برای جا به جایی داده‌ها به کار می‌گیرند؛ همچنین اسپین‌ترونیک را داریم که از ویژگی چرخشی الکترون‌ها به جای القای بار الکتریکی استفاده می‌کند؛ و البته روش های خیلی تخیلی تری مثل کامپیوترهای دارای DNA و کوانتوم کامپیوتینگ.

گام اول در روش جدید IBM آماده کردن ویفر است که زیر لایه‌ای است مشابه آنچه در ریزپردازنده‌های امروزی یافت می‌شود. یک لایه اکسید هافنیوم را داریم و بر روی آن لایه‌ای از دی اکسید سیلیکون را که با آرایشی خاص قرار گرفته. در رویکرد IBM کانال‌هایی باریک در لایه دوم قرار دارد که دسترسی به لایه زیرین را فراهم می‌کنند. سپس یک لایه دیگر با نام مخفف NMPI بر روی این دو قرار می‌گیرد.

گام بعدی، آماده سازی نانو لوله‌ها است. آنها با یک لایه صابون مانند شیمیایی پوشانده می‌شوند که نوعی سورفکنانت است و سولفات لاریل سدیم نام دارد و به آنها امکان حل شدن در آب را می‌دهد. در انتها ویفر با این مایع پوشانیده می‌شود.

NMPI و سورفکتانت به صورت شیمیایی جذب یکدیگر شده و نانولوله های کربنی را در کانال‌های باریکی که ذکرشان رفت آرایش می‌دهند. البته IBM هنوز قولی مبنی بر اینکه این روش بتواند به صورت تجاری مورد استفاده گسترده قرار بگیرد نداده ولی امیدهای تازه‌ای نمایان شده به خصوص از این رو که روش جدید با تکنولوژی فعلی ساخت چیپ ها نیز سازگار است.

  مهم: در پایان اشاره می‌کنیم که هم وطن ما پروفسور «علی افضلی» نیز جزو 8 پژوهشگر ارشد این پروژه هستند؛ ایشان از سال 1981 در بخش تحقیقاتی IBM حضور دارند و قبل از آن، در سال 1974 درجه پروفسوری خود در شیمی ارگانیک را از داشگاه پنسیلوانیا گرفته بودند. سپس از 1974 تا 1979 به عنوان استاد شیمی در دانشگاه شیراز مسئولیت داشته‌اند و از سال 1979 تا 1981 در بخش شیمی دانشگاه کالیفرنیا، پژوهشگر میهمان بوده‌اند. تخصص ایشان در زمینه طراحی، پیوند و به کار گیری ترکیب‌های ارگانیک برای استفاده در دستگاه‌های الکترونیکی است.