Несмотря на то, что в последнее время исследования возможностей применения нанотрубок в полупроводниковой промышленности становятся все более модными, традиционные материалы – кремний и германий, также не теряют своей привлекательности, особенно если применить к ним новые подходы. На выходных мы рассказали вам об успехах совместного немецко-российского предприятия NSC-Nanosemiconductor, а на днях исследователи из Sandia National Laboratories и университета штата Нью-Мексико сообщили о том, что им удалось разработать технологию создания самоорганизующихся массивов полупроводниковых наночастиц (диаметром от 1 до 10 нм), изолированных друг от друга оксидом кремния (SiO2). Ученые полагают, что технология может быть внедрена в промышленность уже в ближайшее время.
Применений созданному материалу может быть несколько. Из уже известных можно отметить возможность нанесения на поверхность полупроводниковой подложки слоя наночастиц заданной толщины и создания массива лазеров, чья длина волны зависит от размеров наночастиц (что аналогично созданию фотонных кристаллов).
Помимо открывающихся возможностей по созданию новых микроскопических устройств, новая технология должна будет помочь решить проблему связи между наноскопическими и микроскопическими масштабами: ведь современная техника добралась лишь до норм 65 нм, в то время как нанотехнологии проникают на масштабы менее 10 нм. Используя массивы наночастиц в уже отработанных технологиях производства полупроводниковых интегральных схем, можно легко представить себе, к примеру, возможность создания многоуровневых запоминающих ячеек. Электрические свойства наночастиц такого размера являются квантовыми и определяются числом электронов в каждой ячейке с учетом ориентации магнитных моментов (спинов). В тестовом материале был продемонстрирован эффект кулоновской блокады (отсутствии тока при малых значениях напряжения) и зависимость длины волны излучения от геометрических размеров наночастицы.
Однако, самым любопытным свойством нового материала является возможность его использования в медицине для ранней диагностики раковых клеток – здесь наночастицы будут использоваться в качестве флуоресцирующего маркера. Именно на это, кстати, Sandia и подала патент на изобретение.
Как именно создаются наночастицы, не сообщается, однако в патенте описывается процедура создания массива: сначала наночастицы обрабатываются поверхностно-активным гидрофобным материалом (получается что-то вроде пены), затем оксидом элемента, менее активного, чем кремний. На заключительном этапе полученную смесь обрабатывают растворителем, удаляющим поверхностно-активное вещество и замещающим кремний в оксиде. Аналога этого искусственно созданного материала в природе не существует (или о нем пока ничего не известно), однако, что немаловажно, описанная методика должна позволить создавать его с хорошей повторяемостью и с вольт-амперными характеристиками в заданных пределах.