Carbon Nanotubes kan være nøkkelen til raskere telefoner

Forskere ved University of Wisconsin-Madison har nettopp lansert den største utviklingen innen nanoteknologi i mer enn to tiår, og det kommer selvsagt til å påvirke smarttelefonen din.

Forskere der funnet i en nylig test at den nyeste modellen av karbon nanorør transistorer holdt en gjeldende 1,9 ganger høyere enn tradisjonelle silikon transistorer. På sitt fulle potensial kan nanorørstransistorene utføre opptil fem ganger bedre enn silikontransistorer.

"Dette gjennombruddet i karbon nanorør transistor ytelse er et kritisk fremskritt mot utnyttelse av karbon nanorør i logikk, høyhastighets kommunikasjon og andre halvledere elektronikk teknologier," leder forsker Dr. Michael Arnold kunngjort i en pressemelding.

Vent, men hva er karbonnanorør? Bare de er sylindere laget av karbonatomer. De har det høyeste forholdet mellom styrke og vekt av hvilket som helst kjent materiale som i kombinasjon med deres fleksible og fjærlignende struktur gjør dem til et ettertraktet alternativ til silisium som brukes i de fleste datatransistorer. Først oppdaget i 1991, pakker de små strukturene en slag, med en ounce-for-ounce styrke som er 117 ganger sterkere enn stål.

Mens de i stor grad diskuteres med kommersiell potensial, har forskere ved NASA eksperimentert med å bruke karbonnanorør til å bygge lettere romfly og forskere rapporterer potensial i militær og industriell bruk også. Andre studier har vist at karbon nanorørbaserte skjermer er nesten 100 ganger mer motstandsdyktige enn ITO (indiumtennoksid) berøringsskjerm.

I 2014 rapporterte IBM at de utviklet CNT-chips som ville være klare for kommersiell bruk innen 2020. Imidlertid rapporterte Wilfried Haensch, som leder IBM nanobuksforskning, på det tidspunktet at selskapet fremdeles sliter med å finne ut hvordan man skal krympe oksydet av batteriet uten at batteriet lekker.

Det er ingen debatt at karbon nanorørstransistorer er teoretisk mye raskere enn silisiumtransistorer, men frem til nylig har det også vært en utfordring for forskere å fjerne urenheter i dem. Når karbonnanorør vokser, utvikles kun to tredjedeler til det halvledende variasjon som trengs for transistorer. Arnolds laboratorium var i stand til å skape forhold hvor nesten 99,9 prosent av rørene var halvledende.

Forbedringer i karbonnanorørsteknologi har vært raske de siste årene, men utfordringer over hvordan man faktisk bruker teknologien vedvarer.

"Det er mer å finne ut," forteller Arnold Omvendt. "Vi har laget transistorer som er mer ledende enn silisiumoverganger, men et av de neste trinnene gjør det til en mer jevn prosess. Hvor produktiv kanalen til hver transistor er, kan variere mellom transistorer."

Så langt har de bare testet de forbedrede transistorene på en "tomme i tomme skala", knapt nok til å avgjøre om de er klare til å bruke i en CPU som kan ta 100s transistorer til å fungere.

Arnold forteller Omvendt at 2020 kan være "en veldig aggressiv tidslinje" for en fullverdig nanobuksdatamaskin, men bruk av teknologien i mindre skala kan få en mer umiddelbar innvirkning.

Fordi nanorør er så fleksible, tilbyr de også et lovende alternativ til silisium for fremtiden for brukbar elektronikk.

"En annen virkelig lovende applikasjon er å lage svært høyhastighets radiofrekvensforsterkere for mobilkommunikasjon og trådløs kommunikasjon," sier Arnold, hvis laboratorium vil fokusere ved å bruke karbonnanorør i kommunikasjonsteknologi.

Carbon nanorubstransistorer kan brukes til å tilby samme mengde båndbredde med lavere effekt eller høyere båndbredde for samme mengde strøm.