استفاده از نانولوله های کربنی به عنوان اتصالات میانی به جای نانوسیم های مسی

به تازگی محققانی از موسسه پولی تکنیک رنسلار نقشه راهی تهیه نموده اند که
جامعه دانشگاهی و صنعت نیمه رسانا را یک قدم به ساخت اتصالات میانی
نانولوله کربنی نزدیک تر می کند. نقشه راه مذکور، چالش کنونی در زمینه
شارش اطلاعات که محدودیت هایی در قابلیت های تراشه های رایانه ای ایجاد
کرده است را تعدیل می کند.

محققان مذکور برای درک دقیق تر خصوصیات نانوسیم های مسی و دسته های
نانولوله کربنی، از مدلسازی رایانه ای کوانتومی پیشرفته در شبیه سازی
های بسیار بزرگ خود که به کمک ابر رایانه ها اجرا می شدند، استفاده
کردند. در این تحقیق، برای اولین بار، برای تعیین خصوصیات نانوسیم مسی
از مکانیک کوانتومی استفاده شد.

پس از ماه ها محاسبه و کمک گرفتن از «مرکز محاسباتی نوآوری های فناوری
نانوی رنسلار» (که دارای قوی ترین ابررایانه دانشگاهی در دنیاست)، نشان
داده شد که دسته های نانولوله کربنی نسبت به نانوسیم های مسی دارای
مقاومت الکتریکی بسیار پایین تری می باشند و به همین دلیل برای ساخت
اتصالات میانی مناسب تر هستند.

ساروج نایاک، استادیار دپارتمان فیزیک و نجوم رنسلار که سرپرستی گروه
مذکور را بر عهده داشت، در این باره گفت: «ما در این بررسی نشان دادیم
که نانولوله های کربنی با ابعاد ۴۵ نانومتر، کارآمد تر از نانوسیم های
مسی هستند.» نایاک با اشاره به اینکه در ابعاد اتمی و زیراتمی و برای
تعیین خصوصیات اتصالات میانی نانومقیاس باید از مکانیک کوانتومی به جای
قوانین کلاسیک و تجربی استفاده شود، گفت:‌ «با توجه نسل‌های بعدی
رایانه ها، لازم است تا برای دستیابی به کامل ترین و قابل اعتماد ترین
داده ها، مسایل را با مکانیک کوانتومی حل کرد.»

نایاک اظهار داشت که در دهه گذشته، ابعاد تراشه های رایانه ای با روند
چشمگیری کوچک شده است، اما هم اکنون این روند به دلیل اینکه نمی توان
اتصالات میانی بسیار کوچک را از جنس سیم های مسی ساخت (زیرا مقاومت
الکتریکی آنها بالا رفته و در اثر تولید حرارت، کارآیی تراشه افت می
کند)، متوقف شده است. از این رو و به منظور حفظ اعتبار قانون مور، باید
در ۵ تا ۱۰ سال آینده به دنبال جایگزینی برای سیم های مسی بود.

نایاک با اشاره به اینکه نانولوله های کربنی مناسب ترین گزینه هستند
عنوان کرد که هم اکنون مشکلاتی برای تولید مقرون به صرفه‌ی دسته های
نانولوله کربنی و ساخت نانولوله‌های کربنی کاملاً فلزی وجود دارد و
برای به کارگیری از آنها در اتصالات میانی، به مطالعات و شبیه سازی های
بیشتری نیاز است.

نتایج این بررسی در شماره ماه مارس نشریه Journal of Physics:
Condensed Matter به چاپ خواهد رسید.