Forskare som arbetar med små komponenter inom nanoelektronik står inför en utmaning som liknar den för småbarnsföräldrar:lära dem att klara sig själva. Nanokomponenterna är så små att det är omöjligt att arrangera dem med externa verktyg. Den enda lösningen är att skapa förutsättningar där man kan "lita på" att montera sig själva.

Mycket ansträngning har lagts ned på att underlätta självmontering av halvledare, elektronikens grundläggande byggstenar, men tills nyligen, framgången har varit begränsad. Forskare hade utvecklat metoder för att odla halvledarnanotrådar vertikalt på en yta, men de resulterande strukturerna var korta och oorganiserade. Efter att ha växt, sådana nanotrådar måste "skördas" och riktas horisontellt; eftersom en sådan placering är slumpmässig, forskare måste bestämma sin plats och först därefter integrera dem i elektriska kretsar.

Ett team ledd av Prof. Ernesto Joselevich från Weizmann-institutets avdelning för material och gränssnitt har lyckats övervinna dessa begränsningar. För första gången, forskarna har skapat självintegrerande nanotrådar vars position, längd och riktning kan styras helt.

Prestationen, rapporterade idag i Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ), USA, baserades på en metod utvecklad av Joselevich för två år sedan för att odla nanotrådar horisontellt på ett ordnat sätt. I den aktuella studien – utförd av Joselevich med Dr Mark Schvartzman och David Tsivion från hans labb, och Olga Raslin och Dr Diana Mahalu från Physics of Condensed Matter Department – ​​forskarna gick längre, skapa självintegrerade elektroniska kretsar från nanotrådarna.

Först, forskarna förberedde en yta med små, atomstora spår och sedan sattes till mitten av spåren katalysatorpartiklar som tjänade som kärnor för tillväxten av nanotrådar. Denna inställning definierade positionen, nanotrådarnas längd och riktning. De lyckades sedan skapa en transistor från varje nanotråd på ytan, producera hundratals sådana transistorer samtidigt. Nanotrådarna användes också för att skapa en mer komplex elektronisk komponent - en fungerande logikkrets som kallas en adressavkodare, en viktig beståndsdel i datorer. Dessa idéer och rön har gett Joselevich ett prestigefyllt European Research Council Advanced Grant.

"Vår metod gör det möjligt, för första gången, att bestämma arrangemanget av nanotrådarna i förväg för att passa den önskade elektroniska kretsen, " Joselevich förklarar. Möjligheten att effektivt producera kretsar från självintegrerande halvledare öppnar dörren till en mängd olika tekniska tillämpningar, inklusive utveckling av förbättrade LED-enheter, lasrar och solceller.