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Sintonizzazione su radio nanotubi
I nanotubi di carbonio sono stati a lungo un contendente per i futuri dispositivi elettronici a causa del loro potenziale di ridimensionare le dimensioni dei componenti e delle loro eccellenti proprietà elettroniche. Ma costruire circuiti pratici con nanotubi di carbonio si è rivelato impegnativo. Ora i ricercatori dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign riferiscono di aver realizzato un'elettronica analogica a radiofrequenza scalabile in cui tutti i dispositivi basati su transistor, comprese le antenne e gli amplificatori, sono costruiti con transistor a nanotubi.
Transistore radio: Una micrografia mostra una serie di quattro transistor a nanotubi.
L'obiettivo è stabilire i nanotubi di carbonio come un concorrente realistico con l'elettronica analogica convenzionale, afferma John Rogers , professore di scienza e ingegneria dei materiali presso l'Università dell'Illinois. Rogers ha trovato un nuovo modo per realizzare transistor utilizzando array paralleli di nanotubi. (Vedi A Breakthrough in Nanotube Transistor .) A dimostrazione della capacità di utilizzare il metodo in elettronica, ha realizzato un ricevitore radio di cui ciascuno dei componenti attivi è creato da nanotubi. Per testare l'elettronica, i ricercatori affermano di aver sintonizzato la radio a nanotubi su una stazione commerciale di Baltimora per ascoltare il bollettino del traffico.
È un progresso molto significativo, dice Peter Burke , capo del gruppo di nanotecnologie presso l'Università della California, Irvine. Sono stati in grado di realizzare il primo amplificatore a radiofrequenza con i nanotubi.
In effetti, altri gruppi hanno già dimostrato l'uso di singoli nanotubi nei circuiti radio. (Vedi La radio più piccola del mondo.) Quello che abbiamo fatto è un po' diverso, dice Rogers. La ricerca precedente prevedeva l'utilizzo di un singolo nanotubo di carbonio per fungere da ricevitore radio. Nelle nostre radio, ogni singolo componente attivo è basato su nanotubi, fino al punto in cui si collegano le cuffie, dice.
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Vedere uno schema e un'elettromicrografia della tecnologia.
Ascolta una registrazione della radio utilizzando la radio nano.
L'utilizzo di singoli nanotubi in questo modo non sarebbe normalmente fattibile a causa delle correnti relativamente elevate utilizzate nei circuiti analogici, come gli amplificatori. Per aggirare questo problema, i nanotransistor di Rogers sono costituiti da array di migliaia di nanotubi in parallelo, in modo tale da diffondere la corrente, comportandosi collettivamente come un materiale semiconduttore.
Rogers afferma che il metodo di fabbricazione utilizzato per costruire l'analogo si presta agli attuali processi di produzione. Con questi array, possiamo costruire i nostri dispositivi, array di dispositivi e circuiti integrati in sequenze di elaborazione su scala wafer che sono pienamente compatibili con approcci consolidati alla costruzione di dispositivi a semiconduttore, afferma Rogers.
Un fattore cruciale nella realizzazione di questi transistor risiede nella capacità di Rogers di far crescere i nanotubi di carbonio in tali array uniformi. Ma coltivando i nanotubi su un singolo substrato di quarzo cristallino, utilizzando un processo standard di deposizione chimica da vapore, Rogers e i suoi colleghi sono stati in grado di fabbricare array allineati completamente paralleli, afferma.
Una volta che gli array sono stati cresciuti, Rogers realizza un transistor utilizzando le tecniche di patterning esistenti per posizionare gli elettrodi di source e drain su entrambe le estremità di tutti i nanotubi e posizionando un gate lungo la loro larghezza collettiva. Da quel momento in poi, il processo è proprio come produrre silicio su dispositivi isolanti, afferma Rogers.
Man mano che i transistor al silicio diventano più piccoli, le limitazioni intrinseche diventano più critiche, afferma Alex Zettl , un fisico dell'Università della California, Berkeley. I nanotubi come materiale sono un interessante materiale alternativo per la formazione di transistor estremamente piccoli e stabili, afferma.
Ma mentre l'interesse originale per i nanotubi per l'elettronica risiedeva nelle loro dimensioni nanometriche, c'è stato un crescente interesse per il loro uso per dispositivi elettronici analogici, afferma Burke. Ora ci sono previsioni secondo cui i nanotubi supereranno effettivamente le prestazioni dei transistor analogici convenzionali, dice.
La radio di Rogers è relativamente grande, con ogni transistor costituito da migliaia di nanotubi di carbonio. Ma dice che c'è molto spazio per ridimensionarli, non ultimo perché ci sono spazi relativamente grandi tra alcuni dei nanotubi. Quindi dovrebbe essere possibile imballarli in modo più denso. Idealmente, vorreste che i nanotubi fossero seduti uno accanto all'altro, dice Rogers. Lui ei suoi colleghi stanno ora lavorando alla creazione di circuiti integrati contenenti fino a 100 di questi transistor.