Mokslininkams pavyko rasti paprastą būdą, kaip gaminti didelio našumo elektroninius grandynus naudojant organines puslaidininkines medžiagas. Jie sukūrė organines molekules, kurias patalpinus ant plokščio paviršiaus šios automatiškai išsidėsto vos poros nanometrų storio sluoksniu. Manoma, jog tokios "savaime susikonfigūruojančios" molekulės leis lengviau pagaminti organinius tranzistorius - esminius lanksčių plastikinių elektroninių įtaisų komponentus.
Atradimą padarė mokslininko Dago de Leeuwo vadovaujama kompanijos „Philips Research Laboratories“ tyrinėtojų komanda iš Eindhoveno (Olandija). Eksperimentų metu mokslininkai naująjį metodą panaudojo gamindami šimtus tranzistorių, iš kurių buvo suformuoti palyginti sudėtingi elektroniniai grandynai.
Praeityje panašius savaiminio susirinkimo „triukus“ yra bandę naudoti ir kiti mokslininkai, tačiau naujasis būdas yra gerokai paprastesnis. Be to, mokslininkams iki šiol nepavykdavo tiksliai ir patikimai atgaminti pastovios struktūros savaime susirenkančių įtaisų. „Jei norite priversti schemą veikti, būtina, kad veiktų kiekvienas tranzistorius. Čia yra šimtai tranzistorių, ir visi veikia. Sudėtingų grandynų išeiga yra ypač gera“, teigia Kolumbijos universiteto (JAV) elektros inžinerijos profesorius Johnas Kymissisas.
Savaime susirenkantis grandynas: šis loginis grandynas sudarytas iš daugiau nei 300 organinių tranzistorių. Jų puslaidininkiniam sluoksniui pagaminti panaudotas naujas savaiminio „susirinkimo“ metodas.
„Philips Research Laboratories“ nuotr..
Organinės puslaidininkinės medžiagos yra pigesnės ir daug lankstesnės, nei silicis. Šiandieniniuose plokščiuosiuose ekranuose pikseliams įjungti ir išjungti naudojami iš kieto amorfinio silicio pagaminti tranzistoriai. Jei vietoj jų pavyktų panaudoti tranzistorius, pagamintus iš plastiko, rinkoje greitai pasirodytų dideli, pigūs ir lankstomi ekranai ir gausybė kitokių nebrangių įtaisų, tokių kaip RFID mikroscemos. Deja, kol kas didžiausia problema - organinių elektroninių schemų gamybos kaštai ir sudėtingumas.
Dauguma tyrinėtojų mano, jog savaiminis susirinkimas - metodas, kai pačių molekulės išsidėsto į sudėtingas struktūras - galėtų būti pats praktiškiausias būdas pigiai plastikinei elektronikai gaminti. Šiuo metu organiniams elektroniniams komponentams gaminti naudojami litografinio ėsdinimo bei spausdinimo (panašiai kaip ir rašaliniuose spausdintuvuose) metodai. Savaiminis susirinkimas leistų eliminuoti puslaidininkio sluoksnių šablonų poreikį, be to, atsisakius ėsdinimo būtų prarandama mažiau puslaidininkio medžiagos.
Galutinis savaime susirenkančių grandynų tyrimų tikslas - „gebėjimas sumesti molekules į mėgintuvėlį ir leisti joms suformuoti pageidaujamas struktūras“, teigia prie atradimo prisidėjęs „Philips Research Laboratories“ mokslininkas Edsgeras Smitsas. Žinoma, dar lieka sugalvoti, kaip tokiu būdu pagamintas schemas ištraukti iš mėgintuvėlio, tačiau dabartiniu metu atlikti eksperimentai yra nemažas žingsnis šio tikslo link. Mokslininkai eksperimentų metu iš aukso pagamintus ištakos (angl. source) ir užtūros (angl. drain) elektrodus su tarp jų esančių silicio dioksido izoliatoriumi pagamino naudodami tradicinę litografiją ir paviršinį ėsdinimą. Po to jie įmerkė šį tranzistoriaus grandyną į organinio puslaidininkio tirpalą. Puslaidininkio molekulės išsidėstė taip, kad suformuotų vieną tankų maždaug trijų nanometrų sluoksnį virš silicio dioksido izoliatoriaus tarp ištakos ir santakos. „Molekulės renkasi tol, kol tik yra laisvos vietos, todėl taip gaunamas tikrai monomolekulinis sluoksnis“, - teigia tyrimų bendraautorius Stephanas Kirchmeyeras, vadovaujantis molekules sukūrusiai ir pagaminusiai chemijos kompanijai „H.C. Starck“ (Leverkusen, Vokietija).
