Некоторое время прежде, чем на научной арене появился графен, пальма первенства самого экзотичного, удивительного и перспективного материала, который в будущем заменит кремний в электронике, принадлежала углеродным нанотрубкам. Но, целый ряд весьма ощутимых проблем, связанных с изготовлением и применением углеродных нанотрубок в электронике, привел к тому, что этот материал сместился на вторые-третьи роли.Самыми главными проблемами, связанными с нанотрубками, является проблема их точного размещения в необходимом месте и обеспечения надежного электрического контакта с остальными частями электронной схемы. Не меньшую роль играют и проблемы изготовления углеродных нанотрубок, которые, с одной стороны получаются с помощью относительно простого технологического процесса, а с другой стороны, имеют при этом множество различных дефектов, кардинально изменяющих, в некоторых случаях, их свойства.
Несмотря на огромный потенциал и интерес к углеродным нанотрубкам, до последнего времени не был разработан процесс получения нанотрубок в достаточном количестве, имеющих одинаковое строение на уровне атомов, одинаковые химические и физические свойства, другими словами, идеальных углеродных нанотрубок. Но не так давно исследователи из университета Южной Калифорнии (University of Southern California, USC) объявили о том, что им удалось разработать новую технологию, с помощью которой можно производить углеродные нанотрубки, имеющие заданное атомное строение и известные физические свойства.
“Мы успешно решили одну из основных проблем, связанных с углеродными нанотрубками” – рассказывает Чонгву Жоу (Chongwu Zhou), профессор USC, – “Теперь мы в состоянии точно контролировать процесс выращивания нанотрубок, добиваясь их полной идентичности на уровне атомов”.
Ключевым моментом новой технологии является использование идеальных коротких углеродных нанотрубок в качестве своего рода “семян”, присутствие которых в момент процесса осаждения углерода из газообразной фазы позволяет полностью клонировать их структуру в структуре новых выращиваемых нанотрубок. Исследовательская группа занималась разработкой технологии выращивания уже почти два года времени, почти половину из которого заняла разработка методов, позволяющих выращивать нанотрубки с идеальной структурой различных типов со строго определенными характеристиками, в частности, определенного диаметра и определенной длины.
“Мы разработали ключевые механизмы, которые позволят производить чистые идеальные углеродные нанотрубки в количествах, достаточных для удовлетворения запросов массового производства электронных устройств нового поколения” – рассказывает Джия Лью (Jia Liu), ученая, принимавшая участи в данных исследованиях.
Благодаря разработке новой технологии выращивания углеродных нанотрубок можно надеяться, что интерес к ним со стороны ученых, разрабатывающих электронные устройства нового поколения, возобновится с прежней силой. Хотя, этого может и не произойти в свете того, что несколько лет эти ученые уже потратили на исследования удивительных свойств графена и использование их в электронике. Но, в любом случае, для идеальных углеродных нанотрубок найдутся применения в качестве элементов микроэлектромеханических систем, в солнечных батареях и генераторах водорода, в системах аккумулирования энергии и во множестве других областей, помимо электроники
