MIT araştırmacıları, kırılgan moleküler malzemeleri zarar vermeden çip üzerindeki elektronik cihazlara entegre eden ölçeklenebilir bir üretim platformu geliştirdi — moleküler elektronik için uzun süredir çözülemeyen bir engel. Nature Nanotechnology'de açıklanan yaklaşım, 1.000'den fazla çalışan nano ölçekli cihaz üretti ve yeni nesil bilgi işlem, algılama ve kuantum teknolojilerinin kapısını aralayabilir.
Moleküller, elektronik için mevcut en küçük yapı taşları arasında yer alıyor ve özellikleri hassas biçimde tasarlanabiliyor. Ancak standart yarı iletken üretimi, kırılgan moleküler malzemeleri tahrip eden sert kimyasallara ve süreçlere dayanıyor. MIT ekibinin çözümü iki adımı ayırıyor: önce tüm cihaz bileşenlerini geleneksel yöntemlerle üretmek, sonra molekülleri ekleyip işi nano ölçekli kuvvetlere bırakmak.
Gösterimlerinde araştırmacılar, hassas boyutlandırılmış bir boşlukla ayrılmış iki metal elektrotlu bir iskele üretti ve elektrot yüzeylerine bir moleküler katman yerleştirdi. Çözelti buharlaşırken, kılcal kuvvetler — suyu bitki gövdesinde yukarı çeken fiziğin aynısı — üst elektrodu nazikçe moleküllerin üzerine çekti. Ardından van der Waals kuvvetleri, yakın mesafedeki yüzeylerin birbirini çekmesi, monte edilen yapıyı kararlı biçimde yerinde tuttu.
Ortak başyazar ve EECS doktora öğrencisi Sarah Spector, "Tam istediğimiz yapıları üretmek yerine mekanik olarak hareketli bir şey yapıyor ve üretimi başka türlü imkânsız olacak bir mimariye dönüştürmek için kuvvetleri kullanıyoruz" dedi.
Güvenilirlik sorunlarıyla boğuşan bir alan için sonuçlar çarpıcı: Ekip, bir nanometreden ince moleküler katmanlara sahip 1.000'den fazla cihaz üretti, ortalama %96 çalışan verim elde etti ve cihazlar on binlerce elektriksel döngü boyunca bozulma belirtisi göstermeden dayandı. Ortak başyazar Peter Satterthwaite, "Kararlılık gerçekten öne çıkıyor. Bu, moleküler cihazları pratik uygulamalara taşımak için kritik bir özellik" dedi.
Teknik ayrıca devre ve sistem düzeyinde entegrasyonu da destekliyor — ekip, birbirine bağlı bir moleküler bellek cihazı dizisi üretti — ve diğer malzeme ve mimarilere de genişletilebiliyor. Çalışmanın kıdemli yazarı ve EECS doçenti Farnaz Niroui, "Platformumuz, geleneksel yarı iletken üretiminin ölçeklenebilirliğini kendiliğinden montajın hassasiyeti ve kontrolüyle birleştiriyor. Bu, yeni nesil nano ölçekli ve kuantum malzemelerin işlevsel cihazlara ölçeklenebilir, yüksek verimli entegrasyonu için yeni bir üretim çerçevesi oluşturuyor" dedi. Çalışma kısmen DARPA, Yarı İletken Araştırma Şirketi ve NSF tarafından finanse edildi ve MIT.nano tesislerini kullandı.
