Pasak naujausio mokslo žurnalo „Science“ raportu, tyrimų grupė, vadovaujama Tokijo universiteto Japonijoje, sėkmingai sukūrė vieno sluoksnio molibdeno disulfido (MoS₂) puslaidininkinį nanotubą, kurio skersmuo yra tik 1 nanometras, maždaug šimtatūkstantinė žmogaus plauko storio dalis, naudodama boronitrido (BN) nanotubus kaip šabloną. Šis struktūra laikoma mažiausiu iki šiol žinomu puslaidininkiniu nanotubu. Šis pasiekimas ne tik patvirtina teorinius prognozes, pateiktas prieš dešimtmečius dėl ultratenkių medžiagų elektroninių savybių, bet ir siūlo naują požiūrį į ateities miniatiūrizuotų elektroninių prietaisų kūrimą.
Anglies nanotubai anksčiau pritraukė didelį dėmesį dėl savo puikių mechaninių ir elektrinių savybių. Tačiau mažai struktūros skirtumai gali reikšmingai paveikti jų laidumą, sukeldami iššūkius tranzistorių taikymui. Priešingai, MoS₂ yra natūraliai puslaidininkinė medžiaga, turinti didelį potencialą puslaidininkinių elektroninių prietaisų, didelio jautrumo jutiklių ir kvantinės fizikos tyrimų srityje. Tačiau mažėjant nanotubų skersmeniui, struktūrinis stabilumas ir gamybos sudėtingumas smarkiai didėja. Tokiu būdu ultratenkių MoS₂ nanotubų gamyba su kontroliuojamomis struktūromis išlieka didelis iššūkis medžiagų moksle.
Norėdami įveikti šį apribojimą, tyrimų grupė atliko chemines reakcijas BN nanotubų siauroje vidaus erdvėje, sintezindami vieno sluoksnio MoS₂ nanotubus, kurių skersmuo buvo tik 1 nanometras ir aiškiai apibrėžta atomų struktūra. Tyrėjai teigė, kad ši apribota erdvė leido augti ultratenkiems MoS₂ nanotubams, kuriuos kitaip būtų sunku suformuoti, taip pat skatino tvarkingą atomų išdėstymą ir gamino labai vienodą medžiagą su aiškiai apibrėžtomis struktūromis.
Tyrimas parodė, kad juostos tarpas mažėja, kai nanotubo skersmuo mažėja, patvirtindamas prieš 25 metus pateiktą teorinę prognozę.
Įprastos nanotubų gamybos metodikos paprastai gamina daugiasluoksnius nanotubus, kurių skersmenys didesni nei 10 nanometrų, o jų atomų struktūras dažnai sunku tiksliai kontroliuoti. Nanoskalėje net labai mažai struktūriniai skirtumai gali reikšmingai paveikti medžiagų veikimą. Taigi pasiekti atomų lygio struktūrinį kontrolę yra itin svarbu būsimoms prietaisų taikymo sritims.
Esamos puslaidininkų technologijos vis sunkiau išlaiko struktūrinį tobulumą, kadangi prietaisai ir toliau mažėja, o defektai turi didesnį poveikį mažesniuose matmenyse. Anglies nanotubai susiduria su panašiais iššūkiais. MoS₂ nanotubai gali pasiūlyti pranašumų dimencijos kontroliavime ir atomų struktūros nuoseklume, pasiūlydami galimą naują kelią ultraminimalistinių puslaidininkinių kanalų kūrimui.
Šis pasiekimas vis dar yra tam tikru atstumu nuo praktinio taikymo. Šiuo metu pagaminti nanotubai yra tik keli šimtai nanometrų ilgio. Tyrimų grupė planuoja prailginti jų ilgį iki maždaug 1 mikrometro arba 1 000 nanometrų ir ištirti, ar tą pačią metodiką galima naudoti kitų neorganinių nanotubų medžiagų, įskaitant magnetines ir superlaidžias medžiagas, gamybai.