Två Waterloo -kemister har gjort det lättare för tillverkare att producera en ny klass av snabbare och billigare halvledare.

Kemisterna har hittat ett sätt att samtidigt styra orienteringen och välja storleken på enväggiga kolnanorör som deponerats på en yta. Det betyder att utvecklare av halvledare kan använda kol i stället för kisel, vilket minskar storleken och ökar enheternas hastighet samtidigt som batteriets livslängd förbättras.

"Vi når gränserna för vad som är fysiskt möjligt med kiselbaserade enheter, "säger medförfattaren Derek Schipper, Canada Research Chair Organic Material Synthesis vid University of Waterloo. "Inte bara skulle enväggig kol-nanorörbaserad elektronik vara mer kraftfull, de skulle också förbruka mindre ström. "

Processen, kallad Alignment Relay Technique, förlitar sig på flytande kristaller för att överföra orienteringsinformation till en metalloxidyta. Små molekyler som kallas iptycener binder sedan till ytan och låser orienteringsmönstret på plats. Deras struktur innehåller en liten ficka som är tillräckligt stor för att passa en nanorör av viss storlek som finns kvar efter tvätt.

"Detta är första gången som kemister har kunnat externt styra orienteringen av små molekyler kovalent bundna till en yta, "sa Schipper, professor i kemi och medlem i Waterloo Institute for Nanotechnology. "Vi är inte de första som kommer med potentiella lösningar för att arbeta med kolnanorör. Men det här är det enda som hanterar både orientering och renhetsutmaningar samtidigt."

Schipper påpekade vidare att tillvägagångssättet är nedifrån och upp med användning av organisk kemi för att designa och bygga en molekyl som sedan gör det hårda arbetet.

"När du har byggt bitarna, processen är enkel. Det är en bänk-top-metod som inte kräver någon speciell utrustning, "Förklarade Schipper.

I motsats till självmonteringsmetoder som bygger på utformningen av en lämplig molekyl för att passa tätt ihop, denna process kan kontrolleras i varje steg, inklusive storleken på iptycen "fickan". Dessutom, Detta är det första som en lösning har hittats för att hantera utmaningen att anpassa och rena kolnanorör samtidigt.

Studien, medförfattare av Serxho Selmani, doktorand vid Institutionen för kemi vid Waterloo, visas i veckan i tidningen Angewandte Chemie International Edition .