Графеновые транзисторы из ДНК

В мире электроники меньшие, более дешевые и быстрые компьютерные чипы означают лучшее. Кремний уже давно популярен как материал, используемый для изготовления микросхем. Поскольку ученые постоянно совершенствуют создание более компактных и высокоскоростных чипов, наступает момент, когда тепло и другие мешающие факторы нарушают некоторые функции кремниевых чипов.

Основным элементом микросхемы является транзистор. Транзисторы работают как крошечные затворы для электрических сигналов, способных к усилению. В настоящее время перспективная технология позволяет создавать транзисторы меньшего размера и с меньшим энергопотреблением. Профессор химического машиностроения из Стэнфорда Чжэньань Бао с соавторами, бывшими аспирантами Фунг Линг Яп и Анатолием Соколовым, раскрыли процедуру использования ДНК в качестве модели для сборки нового поколения электронных чипов на основе этого известного чудо-материала - графена, вместо кремния.

Бао и ее коллеги считают, что физические и электрические свойства графена позволят создать очень быстрый чип, требующий совсем немного энергии. Из-за такой тонкости графена - толщиной в один атом и шириной в 20-50 атомов - им пришла в голову идея использовать ДНК, которая химически содержит атомы углерода, в качестве шаблона для синтеза графена. Физические характеристики ДНК и ее организационная система позволили ученым собрать графеновый шаблон на высоком уровне.

Команда из Стэнфорда начала процесс с погружения кремниевой пластины в раствор, насыщенный ДНК, затем растянула нити ДНК, расчесав их на однородные прямые. После этого ДНК на пластине обрабатывалась раствором медной соли, где ионы меди проникали в ДНК. Затем ДНК, легированную медью, нагревали и купали в углеводородном газе метане. В результате нагревания высвобождаются атомы углерода, которые формируются в графеновые соты из чистого углерода.

По словам Бао, процесс еще не совершенен, поскольку не все атомы углерода сформировались в соты - некоторые сгруппировались в нерегулярные узоры. Тем не менее, эта недорогая технология имеет большой потенциал и, возможно, заменит кремний.