Karbon Nanotüp Çiplerde Dönüm Noktası

Silikon transistörler boyut ve yoğunluk açısından fiziğin sınırlarını zorlamaya başladıkça, şu ana kadarki araştırmalar karbon nanotüplerin daha hızlı ve daha verimli bir seçenek olabileceğini gösteriyor.

Modern dünyamızı şekillenmesinde en önemli unsur, öncelikle küçük elektronik cihazları mümkün kılıp, sonrasında da ev tipi bilgisayardan başlayarak her şeyin içine giren işlemciler ve tabii ki bunların beyni sayılan silikon çipler. Bu çipler milyarlarca çok küçük transistörden oluşur. Her transistörün kalbi, elektrik akımına iletken veya yalıtkan gibi davranabilen geleneksel olarak silikondan yapılan yarı iletken bir bileşendir. Bir transistörün “açık” ve “kapalı” durumları, akımın yarı iletken boyunca aktığını veya akmadığını, bilgisayar verilerinin 1’lerini ve 0’larını belirler.

Karbon nanotüpler neredeyse atom inceliğinde olduğundan ve elektriği oldukça iyi geçirdiklerinden, silikondan daha iyi yarı iletkenler oluştururlar. Prensip olarak, karbon nanotüp işlemciler silikon seleflerinin enerjisinin yaklaşık üçte birini tüketirken üç kat daha hızlı çalışabilirler. Karbon nanotüpler çok fazla potansiyele sahip olsa da, onlarla transistör üretmek gerçek bir zorluktur. Bu, bazı Karbon Nanotüp Alan Etkili Transistörlerin (CNFET) yarı iletken özelliklerini (voltaj uygulandığında akım iletme kabiliyeti) muhafaza etmemesi, diğerlerinin bir yerde kümelenmesi ve işlemcinin işleyişini bozması gibi bazı şekillerde görülen ve malzemedeki kusurlardan kaynaklanan kimi sorunlardan ortaya çıkar.

Son deneylerde her iki problem de araştırmacılar tarafından aşıldı. Bilim insanları bu umut vaat eden malzemeden bugüne kadarki en büyük çalışan bilgisayar çipini yaptılar. Bu tamamen yeni bir tür bilişim devriminin başlangıcını temsil edebilir. Şimdiye kadar, bu çiplerde kullanılan malzeme yüzde 99,999999 saflık gerektiriyordu; yeni teknikteyse sadece yüzde 99,99 saflık yeterli oluyor. Hâlâ kulağa çok gibi geliyor ama aslında 10.000 kat daha az.

14.000’den fazla karbon nanotüp transistör ile ortaya çıkan yeni mikroişlemci, “Merhaba dünya!” mesajını yazmak için basit bir program bile işletti; bu birçok yeni başlayan bilgisayar programcısının yazmayı öğrendiği ilk programdır.

Yeni üretilen karbon nanotüp mikroişlemcisi, henüz modern elektroniklerin temelini oluşturan silikon çiplerin yerini almaya hazır değil. Her biri 10 nanometre olan mevcut silikon transistörlerle karşılaştırıldığında, yaklaşık 1 mikrometre ile epey kalınlar. Ayrıca bu prototipteki her bir karbon nanotüp transistörü saniyede bir milyon kez açılıp kapanabilirken, silikon transistörler saniyede milyarlarca kez değişebiliyor.

Yine de bu karbon nanotüp işlemciler açısından büyük bir adım ve imalat işleminde yapılacak iyileştirmelerle araştırmacılar, bu çiplerin beş yıl içinde kullanılır hale gelebileceğini düşünüyor.