В Токийском университете (Япония) создали нанотрубки с высокой степенью однородности диаметром 1 нм, выращенные из дисульфида молибдена внутри защитных трубок из нитрида бора.

Их появление подтверждает теоретические предсказания о поведении ультратонких материалов, сделанные десятилетия назад, и открывает новые возможности в разработке миниатюрных электронных устройств, утверждают авторы исследования в публикации журнала Science.

Уже несколько лет углеродные нанотрубки привлекают особое внимание, однако появился новый материал, который способен заинтересовать разработчиков различных продуктов. Нанотрубки из дисульфида молибдена (MoS₂), которые пока находятся на экспериментальной стадии, весьма перспективны для полупроводниковой электроники, высокоточного зондирования и исследований в квантовой физике.

В Токийском университете удалось синтезировать полупроводниковые нанотрубки MoS2 с заданным на атомном уровне диаметром и структурой точностью. Коаксиальная структура, в которой нанотрубка MoS₂ окружена изолирующей нанотрубкой из нитрида бора (BN), представляет интерес для одной из самых передовых архитектур транзисторов – с затвором, охватывающим всю поверхность, пояснили авторы исследования, подчеркнув экспериментально продемонстрированное уменьшение по мере снижения диаметра трубок запрещенной зоны (она определяет поведение материала в качестве полупроводника), что соответствует сделанным более четверти века назад предсказаниям.

Синтез однослойных нанотрубок MoS₂ диаметром 1 нм с четко определенной атомной структурой удалось осуществить с помощью химических реакций внутри ограниченного пространства нанотрубок BN, которое «сдерживает» формирование нанотрубок MoS₂ и способствует вполне определенному расположению атомов, что требуется для инженерных применений. В традиционных же методах создания нанотрубок обычно получают: многослойные концентрические трубки, диаметр более10 нм, плохо контролируемую или нерегулярную атомную структуру,.

Даже небольшие структурные различия способны сильно влиять на свойства нанотрубок, которые становятся более стабильными, если структуру удается точно контролировать. Это важно для надежной работы транзисторов. Современные кремниевые транзисторы обычно изготавливаются травлением объемного кремния. При уменьшении размеров все сложнее поддерживать нужную структуру из-за влияния дефектов. Нанотрубки MoS₂ могут обеспечить более надежный способ создания сверхмалых полупроводниковых каналов со стабильными свойствами, говориться в статье.

Их практическое применение, вероятно, еще впереди, до появления работающих транзисторов нужно решить ряд важных задач, в частности, — увеличить длину нанотрубок с нынешних нескольких сотен нанометров до примерно 1 мкм. Еще одно перспективное направление — использование предложенного метода для создания других неорганических нанотрубок, включая применение магнитных и сверхпроводящих материалов.