Læsetid: 3 min.

Teknologi der samler sig selv

Udviklingen kræver mindre, hurtigere, billigere. Når de elektroniske komponenter når nanogrænsen, skal der nye metoder til at opfylde kravene
3. marts 2003

Bottom-up
Nanoteknologien summer med buzz-words. ’Bottom-up’ (nedefra-og-op) og ’self-assembly’ (selvsamling) er to af dem. De betegner teknologi i nanostørrelse, der udnytter molekylers evne til at samle sig selv i funktionelle strukturer.
»Når vi sætter molekyler ned på en overflade, ser vi, at de samler sig i et mønster på overfladen. Ved at studere disse mønstre og de kræfter, der virker mellem molekylerne og overfladen, opbygger vi en begrebsverden, der gør, at vi forhåbentlig på sigt kan bruge denne ’self-assembly’ i teknologisk øjemed,« siger professor Flemming Besenbacher, stifter og leder af interdisciplinary Nanoscience Center (iNANO) ved Århus Universitet.

Skabelon
»Gradvist har den teknologiske udvikling inden for computerbranchen bevæget sig fra mikroområdet ned i nanoskala, hvor man snart skal til at manipulere atomerne enkeltvis. Det er ekstremt svært at gøre med eksisterende teknikker, og vi forsker derfor i de nye, såkaldte ’bottom-up’ metoder. Det har overbevist både politikere og andre forskere om nødvendigheden af vores nanoforskning,« siger Besenbacher.
Nanoteknologi foregår enten ’top-down’ eller ’bottom-up’. Med ’top-down’ teknikker skal man typisk placere de enkelte atomer eller molekyler på de ønskede steder enkeltvis, hvilket er meget langsommeligt og be-sværligt.
’Bottom-up’ dækker der-imod over parallelle teknologier, der bearbejder mange molekyler ad gangen og udnytter deres evne til selvorganisering. Ved iNANO-centret eksperimenterer Flemming Besenbachers forskergruppe med selvsamlende molekylestrukturer. Gruppen bruger et særligt organisk molekyle som en slags skabelon på nanoniveau. Det hedder et Lander-molekyle og ligner et måneladningsfartøj. Når molekylet ’lander’ tæt ved kanten af en kobber-overflade, samler der sig automatisk en række af kob-
beratomer mellem molekylets ’landingsben’. Kobberatomerne forbliver samlet, når Lander-molekylet fjernes, og rækken af kobberatomer danner således en ledningslignende struktur ud fra kobberoverfladen.
Selv om det ligger snublende nær, er Århus-forskerne meget forsigtige med ikke at kalde deres resultat for en kobberledning i nanostørrelse. Ordet kunne give forkerte fingerpeg om umiddelbare anvendelsesmuligheder af deres forskning i industriel sammenhæng. I stedet siger de, at forskningen i molekylære skabeloner »demonstrerer mulighederne for at bruge selv-fabrikerende na-noprocesser til at fremstille fremtidens nanoelektronik.«

Transistorer
Andre forskere helmer ikke med at bruge udtryk hentet fra elektronikbranchen til at betegne deres grundforskningsresultater. To amerikanske forskerhold gjorde sig sidste år bemærket i nanoverden med fremstillingen af ’transistorer’ baseret på enkelte atomer.
Transistorer er computerens mindste byggesten. De fungerer som elektroniske havelåger, der enten kan være åbne eller lukkede. Dermed passer de perfekt til computerens binære logik, der helt grundlæggende kun arbejder med to niveauer – åben eller lukket, ét eller nul.
Transistorer bliver i dag fremstillet i integrerede kredsløb på skiver af sili-
cium. Da transistorstørrelsen nu nærmer sig det atomare nanoniveau forudser de fleste, at de traditionelle siliciumteknikker snart bliver forældede. Forskere og virksomheder verden over er derfor på jagt efter nye måder at lave bittesmå transistorer i nanostørrelse.
De to forskerhold brugte organiske molekyler som stativ for isolerede metalatomer, henholdsvis kobolt og di-vanadium. Med hjælp fra kvantemekaniske effekter var begge hold i stand til at regulere en strøm af elektroner gennem de isolerede atomer, så de i princippet fungerede som enkelt-atomare eller -molekylære transistorer. Forskerne fremstiller deres transistorer under kontrollerede laboratorieforhold. Det involverer blandt andet betragtelig nedkøling og betyder, at sådanne transistorer i dag er meget dyre og dermed praktisk uanvendelige.
»På nuværende tidspunkt kan enkelt-atomare transistorer overhovedet ikke konkurrere med siliciumbaserede transistorer. Nanoelektronik er måske rykket en smule tættere, men der er lang vej forude, inden atomare eller molekylære transistorer kan samles til små, brugbare, hurtige logiske kredsløb,« skriver Silvano De Franceshi og Leo Kouwenhoven fra Delft University of Technology i Holland i deres anmeldelse af forsøgene i Nature.

Skepsis
»Vores nuværende computere bliver ikke erstattet fra den ene dag til den anden,« supplerer professor Mark Welland fra University of Cambridge, en af deltagerne ved det netop afholdte iNANO-møde i Århus: »Man skal ikke regne med et teknologisk kvantespring. Grundlæggende handler computerteknologi om penge. Du kan godt tale om enkelt-atomare eller -molekylære transistorer, og det er uden tvivl rigtig god forskning, men hvis du ikke kan massefremstille dem, hvad er så de praktiske konsekvenser?«
Flemming Besenbacher følger Mark Wellands tanker op med et historisk perspektiv: »Tænk på de folk, der udviklede den første transistor. Jeg tror ikke, de kunne forestille sig, hvilke anvendelser deres opfindelse ville få.«
»Vi er nødt til at lave fundamental grundforskning først. Men så snart det begynder at ligne teknologi, så er universitetsmiljøerne slet ikke det bedste sted for den videre forskningsindsats. Så bør de industrielle forskningslaboratorier tage over.«

Følg disse emner på mail

Vores abonnenter kalder os kritisk,
seriøs og troværdig.

Få ubegrænset adgang med et digitalt abonnement.
Prøv en måned gratis.

Prøv nu

Er du abonnent? Log ind her