Materiały hybrydowe a rozwój urządzeń w nanoskali

Chemicy z Uniwersytetu Jagiellońskiego przekraczają barierę miniaturyzacji, tworząc materiały hybrydowe do budowy mikroskopijnych urządzeń elektronicznych.

10 lat temu dysk twardy przeciętnego komputera mógł pomieścić ok. 4 GB danych. Teraz w domach cieszymy się ponad sto razy pojemniejszymi nośnikami. Jak to się dzieje?

To właśnie miniaturyzacja pozwala na osiągnięcie lepszych wyników. Ogólnie mówiąc, im mniejsze są urządzenia przetwarzające, tym wydajniej działają. Obecnie elementy wchodzące w skład przeciętnego procesora mają rozmiary 30-45 nanometrów. Wszystko zmierza do tego, aby były jeszcze mniejsze. Pojawia się jednak problem - bariera, za którą dalsza miniaturyzacja nie będzie już możliwa. Stanie się tak nie tylko ze względów czysto pragmatycznych, jakimi są zbyt duże koszty produkcji niezwykle małych komponentów. Przeszkodą jest to, że w tak małej skali zachodzą zjawiska, których nie obserwuje się w makroskali. W skali nano właściwości znanych materiałów ulegają zmianie i zależą przede wszystkim od wielkości i kształtu cząstek.

Dla zobrazowania, jak mały jest 1 nanometr, można go porównać z centymetrem. Różnica pomiędzy nimi będzie taka jak  pomiędzy Oceanem Atlantyckim a śladem ludzkiej stopy. Przeciętny włos ludzki ma w przekroju ok. 90 000 nanometrów.

Problemowi miniaturyzacji zaradzić mogą stworzone przez zespół badaczy z Wydziału Chemii UJ materiały hybrydowe. Ich specyficzne właściwości wynikają z połączenia trwałości i stabilności materiałów nieorganicznych (np. tlenek tytanu, siarczek kadmu), które są półprzewodnikami - co sprawia, że nadają się do zastosowania w urządzeniach elektronicznych, oraz różnorodnych właściwości cząsteczek organicznych (np. kompleksy żelaza, kwas foliowy).

Przykładowo, chemicy z UJ dowiedli, że tlenek tytanu (Tio2) modyfikowany kompleksami żelaza nadaje się do zastosowania w konstrukcji nietypowych obwodów liczących, a modyfikacja kwasem foliowym daje mu umiejętność rozróżniania zasad wchodzących w skład DNA. "Materiały te posłużą nam do konstruowania prototypowych urządzeń optoelektronicznych działających w nanoskali. Dodatkowo, badania przez nas prowadzone umożliwią głębsze poznanie procesów zachodzących na powierzchni tych materiałów" - mówi członek zespołu badawczego, dr hab. Konrad Szaciłowski.

Źródło: Projektor Jagielloński CC-BY 3.0