محققان دانشگاه دلف هلند فناوری جدیدی را برای ایجاد ابزارهای مبتنی بر نانولوله‌های کربنی خیلی تمیز ابداع کرده‌اند. روش جدید نکات منفی روش‌های سابق تولید(که مرتباً لوله‌های آلوده تولید می‌کرد) را ندارد. از ابزارهای تولیدشده می‌توان در محاسبات کوانتومی و همچنین مباحث فیزیک بنیادی نظیر مطالعه‌ی خواص پیوستگی اسپین‌های تک‌الکترونه استفاده نمود.
نانولوله‌های کربنی خودتمیزکننده
در کارهای قبلی با نانولوله‌های کربنی دروازه‌دار، برای تولید ابزارهای الکترونیکی از نانولوله‌های آلوده استفاده می‌شد که استفاده از این نانولوله‌های آلوده در ابزارهای الکترونیکی با کیفیت بالا نامطلوب است. از این گذشته، دانشمندان نمی‌توانند محبوس شدن الکترون در چنین لوله‌های کثیفی را کنترل کنند، زیرا الکترون‌ها به‌دلیل نوعی قابلیت تصادفی که به‌وسیله‌ی آلودگی ایجاد می‌شود، به دام می‌افتند. بنابراین امکان کاهش تعداد الکترون موجود در لوله‌ها به نظام تک‌الکترونه (که از اهمیت خاصی در مطالعات بنیادی برخوردار است) وجود ندارد.
گری استیل (یکی از اعضای این گروه تحقیقاتی) در این زمینه می‌گوید: «ما با معکوس کردن کل فرایند تولید نانویی در ابزارهایمان بر این مشکل فائق آمدیم. ما اکنون همه‌ی تولید نانویی را قبل از اینکه نانولوله رشد داده شود، انجام می‌دهیم و در آخرین مرحله نانولوله‌ها را روی تراشه رشد می‌دهیم. این شیوه نانولوله‌ها را تمیز نگه داشته، به ما اجازه می‌دهد که به‌طور پیوسته یک الکترون منفرد را به دام انداخته، کنترل کنیم».
نقاط کوانتومی تک‌اتمی یا دواتمی
محققان با تغییر ولتاژ روی سه دروازه‌ی موجود قادر به ایجاد نقطه‌ی کوانتومی تک‌اتمی یا دواتمی در ابزارها هستند. این دروازه‌ها می‌توانند نیروی الکترواستاتیک نانولوله را به بالا و پایین در سه مکان متفاوت هل دهند.
برای ساختن یک نقطه‌ی کوانتومی تک‌اتمی ولتاژ مشابهی به سه دروازه اعمال می‌شود؛ مثلاً برای ایجاد یک نقطه‌ی کوانتومی تک‌اتمی شامل یک الکترون، به همه‌ی دروازه‌ها ولتاژ مثبت اعمال می‌شود که یک قابلیت جاذب در سراسر نانولوله ایجاد می‌کند. استیل در این زمینه می‌گوید: «ما برای ایجاد یک نقطه‌ی کوانتومی دواتمی می‌توانیم ولتاژ موجود بر دریچه‌ی میانی را تغییر دهیم، به‌گونه‌ای که این دریچه الکترون‌ها را دفع کند، در همین حال هنوز دروازه‌های چپ و راست الکترون‌ها را جذب می‌کنند. پس الکترون دارای یک قابلیت دوگانه می‌شود».
تونل‌زنی شبیه کلین
همچنین امکان به‌کارگیری نانولوله‌های تولیدشده با این روش، برای مطالعه‌ی مباحث فیزیک جدید (که قبلاً به‌وسیله‌ی بی‌نظمی حاصل از آلودگی در ابزارهای اولیه پنهان شده بودند) وجود دارد. در حقیقت گروه تحقیقاتی دانشگاه دلف پیش از این با مطالعه‌ی استحکام تونل‌زنی در یک نقطه‌ی کوانتومی دواتمی تک‌الکترونه، تونل‌زنی شبیه کلین را در ابزار خود مشاهده کرده‌اند. محققان مشاهده کردند که با بلندتر شدن مانع میانی، تونل‌زنی متوقف می‌شود؛ اما یک مانع زوج بزرگ‌‌تر دوباره سبب محکم‌تر شدن تونل‌زنی می‌شود. استیل در این زمینه می‌گوید: «این پدیده در نانولوله‌ها به این علت روی می‌دهد که الکترون‌ها با به‌کارگیری حالت‌های نوار والانس در سرتاسر مانع تونل‌زنی می‌کنند؛ یعنی درست همان وقتی که الکترون‌ها با استفاده از حالت‌های منفی انرژی در حال تونل‌زنی در پارادوکس کلین هستند».
هم‌اکنون این گروه تحقیقاتی بر روی استفاده از ابزارهای جدید نقطه‌ی کوانتومی دواتمی در محاسبات کوانتومی تحقیق می‌کند. اینجا هدف ساختن یک «بیت کوانتوم اسپینی» با استفاده از یک تک اسپین محدودشده در یک نانولوله‌ی کربنی است. استیل می‌افزاید: «ما قبلاً با کاربرد دروازه‌هایمان ایجاد اتصالات p-n به‌وسیله‌ی نیروی الکترواستاتیک را نشان داده‌ایم. این یافته می‌تواند مسیری برای تولید وسایل اپتوالکترونیکی مبتنی بر نانولوله‌های کربنی را ایجاد کند؛ موضوعی که ما به‌طور جدی آن را دنبال می‌کنیم».
این محققان نتایج تحقیقاتشان را در مجله‌ی Nature Nanotechnology گزارش کرده‌اند.
