הצורך ביצור בקנה מידה מולקולרי פונה לכיוון אלקטרוניקה מסחרית מבוססת פחמן. הפיתוחים בננו-טכנולוגיה משמשים כיום לפיתוח צגים גמישים, מוליכים משוכללים, מעגלים אלקטרוניים מדויקים ועוד
ג' ר' מינקל, סיינטיפיק אמריקן
עוד ארוכה הדרך עד שצינורית-הננו הדקיקה – רשת משושי פחמן מגולגלת שעוביה כמיליארדית המטר – תביא למהפכה בתחום האלקטרוניקה. הגודל הזעיר, שעושה את חומרי-הננו כה מושכים כרכיבי האלקטרוניקה של הדור הבא, הוא גם המכשול שמקשה כל כך על עיבודם במספרים גדולים. חוקרים בתחום מקווים אפוא להביא ליצור מסחרי של התקנים על ידי ניצול טכניקות ייצור קיימות. במהלך השנה אחרונה ראינו גם כמה דוגמאות הממחישות איך אפשר לשלב רכיבים ננומטריים בתהליכי הייצור הרגילים וגם את יציאתו לאור של דוח המתווה תקנון להסדרת העבודה עם חומרי-ננו.
מעבדת המחקר במדעים פיזיקליים של מוטורולה חשפה במאי 2005 אב טיפוס של מסך טלוויזיה ברזולוציה גבוהה שבמקום שפורפרת קתודית מותקן בו משטח זכוכית המצופה במערך זיפני של צינוריות-ננו. צינוריות-ננו נוצרות בדרך כלל במערכים מסודרים רק בטמפרטורה של יותר מ- 1,200 מעלות צלזיוס, אך ג'יימס ג'סקי ממוטורולה ועמיתיו הצליחו לפתח זרז מתכתי שהוריד את טמפרטורת הסף לכמה מאות מעלות בלבד.
גם התנורים הרגילים המשמשים להשקעת שכבות סיליקון דקות יכולים להגיע לטמפרטורות הנמוכות האלה. חברות אחרות שבנו מסכים המבוססים על צינוריות-ננו, פיזרו את הצינוריות בסידור אקראי בתוך מצע דמוי משחה. אבל הרזולוציה של מסכים אלה נמוכה יותר, והשימוש בהם מצריך מסנן המסבך את ייצורם.
צינוריות-ננו עומדות גם במרכז הניסיון ליצור צגים המודפסים מרכיבים פולימריים גמישים – אלקטרוניקה שזכתה לכינוי אלקטרוניקה גמישה. כמה קבוצות מחקר ערבבו צינוריות-ננו עם פולימר גמיש כדי לשפר את המוליכות החשמלית של החומר. קבוצה ממרכז המחקר והפיתוח של חברת דופונט דיווחה בקיץ 2004 על ההדפסה הראשונה של פולימר כזה, במשטחים גדולים, באמצעות טכנולוגיה קיימת. טכנולוגיה זו, הקרויה הדפסה תרמית, עושה שימוש בלייזר כדי להתיך את הפולימר ולמזגו בתוך מצע, בדומה לתהליך של גיהוץ. ב-2005 דיווחו החוקרים על הדפסת פולימרים מוליכים, מוליכים למחצה ומבודדים על אותו משטח.
שאלה העולה בשלב הבא היא איך להפוך בדרך נוחה את המערכים של צינוריות-ננו להתקנים מורכבים יותר. ברדלי ג' נלסון מן המכון השוויצרי הפדרלי לטכנולוגיה בציריך מצליח לערוך מאות ואף אלפי צינוריות-ננו מרובות דפנות על גבי אלקטרודות זעירות וביניהן. הוא עושה זאת באמצעות הפעלת שדה חשמלי דו-ממדי רגיל על תרחיף של צינוריות. אז הוא צורב את השכבות העליונות של הצינורית, כך שיתקלפו, שובר את הצינוריות באמצע, או מעוות אותן בדרכים אחרות כדי ליצור רכיבים הנשלטים באופן חשמלי: פולטי אור, מחוללי תנועה מסתובבים ומחוללי תנועה קוויים טלסקופיים. מערכים של התקנים כאלו יכולים לשמש בין השאר, כגלאים כימיים עמידים במיוחד, או כמפיצי אור בעלי מיקוד-עצמי.
בעיה קשה יותר היא איך לבנות מעגלים אלקטרוניים מדויקים מצינוריות-ננו או מחוטי-ננו אחרים. יצרני השבבים היום פשוט צורבים את הדפוס הרצוי להם על השבב. חוקרים במעבדות היולט-פקרד (HP) היו בין הראשונים שהציעו לבנות מעגלי-ננו בעזרת חוטי-ננו רבים הבנויים בארכיטקטורת שתי וערב (crossbar arrays). אפשר ליצור מערכת שתי וערב כזו בתהליך של התארגנות עצמית כימית בעלויות נמוכות. הפעלה חשמלית של כמה נקודות הצטלבות בין חוטי-הננו תיצור למעשה את המעגל. אותם חוקרים הצליחו לאחרונה גם להדגים בפועל שבבים העשויים ממערכות שתי וערב כאלו של חוטי-ננו. הם מצאו כי שילוב במערכת של יותר רכיבים מן הדרוש מאפשר להתגבר על שיעור הפגמים הגבוה של הצינוריות, ועדיין לדחוס ביחידת שטח התקנים רבים פי מאה מן השבבים של היום.
קובעי המדיניות בשנים האחרונות מוטרדים מאוד בשאלה אם להסדיר בתקנות את השימוש בחומרי-ננו ואיך לעשות זאת. חלקיקי-ננו חודרים לתוך תאים חייים בקלות רבה יותר מחלקיקים גדולים יותר. בקיץ 2005, לאחר מחקר של שנה, סיכמו החברה הבריטית המלכותית והאקדמיה המלכותית להנדסה שיש לסווג את חומרי-הננו המיוצרים בכמויות גדולות בסיווג כימי חדש בתקנות הקיימות בבריטניה או באיחוד האירופי, והמליצו לפתוח מיד במחקרי רעילות.
ידען ננוטכנולוגיה
לאתר סיינטיפיק אמריקן בעברית שבו גם ניתן לרכוש מנוי לכתב העת
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~394260174~~~57&SiteName=hayadan
