Стэнфордские ученые используют ДНК, чтобы собрать графеновый транзистор

Команда исследователей из университета Стэнфорда нашли способ выращивать графеновые наноленты используя нити ДНК. Это важное событие может стать ключом к крупномасштабному производству графеновых транзисторов, которые на несколько порядков меньше, быстрее и менее энергоемкие, чем нынешние технологии с использованием кремния.

Производители микросхем инвестируют миллиарды долларов каждый год в создание транзисторов, чтобы они были чуть-чуть меньше, быстрее, и менее энергоемкие. Хотя они могут показать незначительную индивидуальность, взятые вместе эти маленькие изменения из года в год являются основными факторами, которые определяют экспоненциальный рост производительности транзисторов сегодня.

Кремниевые транзисторы пришли очень долгий путь, но есть жесткие пределы тому, сколько они могут сокращаться и как быстро они могут работать: после определенного момента, помехи вызванные как перегревом, так и потерей тока, добиться дальнейшего прогресса практически невозможно.

Графен в один атом толщиной слоя атомов углерода, является одним из самых вероятных материалов в этой гонке. Благодаря своей отличной электропроводности, он имеет большой потенциал для производства более быстрых и эффективных транзисторов, которые также являются более дешевыми и значительно меньшими по своим размерам.

Графеновые транзисторы могут быть получены с использованием наноленты – это очень узкие полоски графена только от 20 до 50 атомов в ширину. Однако массовое производство наноленты такого небольшого размера до сих пор является очень трудной задачей. Ученые проходят интенсивные тренинги, в этом им помогает интересный сайт по обучению ТРИЗ, которые позволяют быстро находить эффективные решения возникающих задач.

Как оказалось, молекулы ДНК примерно такой же величины, как графеновые наноленты, что исследователи пытаются создать, и они также несут атомы углерода, которые являются единственной составляющей графена. Это дало исследователю Стэнфордского университета, профессору Женан Бао и его коллегам идею использовать ДНК, чтобы помочь им собрать наноленты графена.

С помощью известного метода, исследователи сначала разровняли нити ДНК в относительно прямые линии. Затем они поместили их в раствор соли и меди, в результате чего ионы меди, впитались в сам ДНК. ДНК затем нагревают с помощью газа – метан. Тепло освобождает атомы углерода с ДНК, и в результате химической реакции атомы углерода быстро и упорядоченно собираются в форму ленты графена.

После успеха в эксперименте, команда пошла еще дальше и фактически использовал эту технику для производства рабочих графеновых транзисторов. Исследователи заявляют, что эта техника в конечном счете, когда она будет доведена до совершенства может быть использована для выращивания графеновых лент и производства графеновых транзисторов в крупных масштабах.