Onderzoekers van de University of California hebben een materiaal ontwikkeld waarmee een grote hoeveelheid stroom door een zeer kleine oppervlakte gestuurd kan worden. Het materiaal, zirkonium tritelluride (ZrTe₃), functioneert goed als een zogenaamd '1D-materiaal', waarbij een hoge stroomdichtheid door een enkel nanodraadje gestuurd kan worden.
Om elektronica kleiner te maken, moeten elektrische verbindingen blijven bestaan en niet kapot gaan door oververhitting. Normale elektrische geleiders, zoals koper, gaan op nanoschaal stuk door oververhitting of andere problemen onder hoge stroomdichtheid. Daarom zijn er alternatieven nodig voor koper of silicium om toch hoge stroomdichtheid door slechts enkele nanometers te persen.
‘Een van de problemen met conventionele metalen is dat ze polykristallijn zijn: ze hebben grove randen, waardoor ze elektronen verstrooien’, zegt onderzoeksleider Alexander Balandin. ‘Quasi-eendimensionale materialen zoals zirkonium tritelluride bestaan uit ketens van enkele atomen die in één richting liggen. Ze hebben geen korrelige randen en vaak een glad oppervlak op atomaire schaal na ‘afschuren’.’ De onderzoekers wisten vervolgens extreem hoge stroomdichtheden door het materiaal te sturen, tot 100 MA/cm².
Eéndimensionaal
De onderzoeksgroep onderzoekt materialen die als het ware ééndimensionaal zijn. In dat geval gaat het om materialen die slechts één atoom dik en breed zijn. Een tweedimensionaal matieraal is ook een atoom dik, maar bestaat uit een bredere laag atomen. Het quasi-eendimensionale materiaal dat de onderzoekers ontwikkelden, bestaat uit een kristallijne atoomketting in één richting, in tegenstelling tot veel materialen waarbij de kristallen kriskras door elkaar liggen, waardoor elektronen alle kanten op gaan (denk ook aan het verschil tussen mono- en polykristallijn zonnecellen).
De groep maakt de nanolintjes door ze af te snijden van een film van het materiaal. Uiteindelijk moeten de nanolintjes of nanoribbons direct op wafers gefabriceerd worden. Dat productieproces wordt al onderzocht.
De belofte van nanodraadjes en andere op nanoschaal geproduceerde materialen is groot, denk aan koolstofnanobuisjes. Ondanks dat, blijkt productie van dergelijke systemen op grote schaal vaak tegen te vallen waardoor voordelen nog niet opwegen tegen kosten.
