(Phys.org)—Mikrochips är genomgående i dagens högteknologiska samhälle, spelar en integrerad roll i din mobiltelefons inre funktion till din Keurig kaffemaskin.

En processteknik som kallas CMOS, eller komplementär metall – oxid – halvledare, gjorde mikrochips ekonomiskt genomförbara på 1980-talet, sa Sivasubramanian Somu, en forskare vid Northeasterns Center for High-rate Nanomanufacturing.

Ett kritiskt element i varje mikrochip är något som kallas en inverter - en elektronisk komponent som spottar ut nollor när du ger den ettor, och vice versa. "En transistor [grundelementet i en växelriktare] är en enkel, extremt snabb växling, Somu förklarade. "Du kan slå på och stänga av den med elektriska signaler."

I datorteknikens tidiga dagar, mekaniska omkopplare användes för beräkningsoperationer. "Du kan inte uppnå snabba beräkningar med hjälp av mekaniska omkopplare, " sa Somu. Så CMOS, som använde elektriska signaler för att slå på och av strömbrytarna, representerade ett betydande framsteg på området.

Men trots sin relativa ekonomi, en tillverkningsanläggning för CMOS kostar fortfarande cirka 50 miljarder dollar, enligt Somu. "Vi behövde ett alternativ, kostnadseffektiv lösning som fortfarande kan konkurrera med CMOS på gjuterinivå, " han sa.

CHN:s egenutvecklade "riktad montering"-metoden är den alternativa lösningen. Istället för att kräva flera tillverkningssteg för att lägga till och ta bort material, som i fallet med CMOS, riktad montering är en process som endast innehåller tillsatser som kan utföras vid rumstemperatur och tryck. En tillverkningsanläggning baserad på denna teknik, Somu sa, kan byggas för så lite som 25 miljoner USD.

Dessa kostnadsbesparingar skulle göra nanoteknik tillgänglig för miljontals nya innovatörer och entreprenörer, släpper lös en våg av kreativitet på samma sätt som datorn gjorde för datorer, sa Ahmed Busnaina, William Lincoln Smith professor och chef för NSF Center for High-rate Nanomanufacturing.

Men att skapa en växelriktare i nanostorlek är lättare sagt än gjort, lade till Jun Huang, en postdoktor i centrum. Forskare har använt material som grafen och kolnanorör för att skapa växelriktare, men ingen av dessa har fungerat bra på egen hand. Att skapa en växelriktare i nanostorlek som består av olika nanomaterial med utmärkta egenskaper, Huang sa, kan resultera i utmärkta komplementära transistorer.

Genom att använda den riktade monteringsprocessen, laget skapade en effektiv kompletterande inverter med molybden -disulfid och kolnanorör. "På nanonivå, sa Huang, "molybdendisulfid förekommer i tunna, nanometertjocka ark." På denna skala, han noterade, materialet börjar visa transistoregenskaper som är avgörande för konstruktionen av en bra växelriktare.

Framgången representerar ett steg mot CHN:s slutliga mål att göra det möjligt för små och medelstora företag att utveckla nya, mikrochipbaserad teknik. Resultaten av deras forskning rapporterades i en färsk artikel i tidskriften Nanoteknik .