Pesquisadores japoneses relataram a criação de alguns dos nanotubos semicondutores mais finos do mundo. Trata-se de tubos de dissulfeto de molibdênio (MoS2) com um diâmetro de aproximadamente 1 nm, cerca de 100.000 vezes mais finos que um fio de cabelo humano. O estudo é interessante porque envolve estruturas semicondutoras inorgânicas, e não nanotubos de carbono, o que pode potencialmente encontrar aplicações em eletrônica, sensores ultraminiaturizados e pesquisa de efeitos quânticos.
Fonte da imagem: Universidade de Tóquio
O diâmetro dos nanotubos de carbono de múltiplas paredes clássicos é de aproximadamente 10 nm, enquanto os de parede única têm cerca de 5 nm. Mesmo assim, obter estruturas longas e uniformes é difícil, e para materiais atomicamente finos como o dissulfeto de molibdênio, a tarefa é ainda mais desafiadora. Os pesquisadores resolveram esse problema usando um molde exclusivo, dentro do qual conseguiram cultivar um tubo de MoS₂ de camada única quase perfeito.
Um nanotubo de nitreto de boro (BN) foi usado como molde, servindo também como isolante. Após uma série de processos de recozimento, um tubo de dissulfeto de molibdênio se formou em seu interior. Como resultado, os cientistas obtiveram uma estrutura semicondutora com aproximadamente 1 nm de diâmetro, circundada por uma camada isolante. Essencialmente, trata-se de um canal de transistor pronto. Essa abordagem pode potencialmente viabilizar a criação de transistores com uma porta que envolve o canal por todos os lados (gate-all-around), um tipo de estrutura para a qual os principais fabricantes de chips estão atualmente migrando.
As propriedades elétricas medidas dos nanotubos de dissulfeto de molibdênio corresponderam bem às previsões teóricas feitas há um quarto de século. De acordo com os autores, a abordagem proposta permitirá a criação de nanotubos não apenas a partir de diversos semicondutores, mas também de materiais supercondutores, expandindo as capacidades atualmente associadas principalmente a nanotubos de carbono e grafeno.
O próximo passo será aumentar o comprimento dessas estruturas. Atualmente, o experimento produziu tubos com aproximadamente 1 nm de comprimento, e os pesquisadores esperam aumentar esse tamanho para 1 µm no futuro — um aumento de aproximadamente 1.000 vezes.