В последние десятилетия внимание многих исследователей сфокусировано на наноразмерных объектах. До этого человечество, двигаясь при изучении вглубь материи, долгое время не замечало, что есть структуры, лежащие в наноразмерном масштабе. Сегодня всем очевидно, что жидкие и твердые вещества имеют многомасштабную архитектуру, и свойства таких материалов в значительной мере определяются их строением на наноуровне, и что наноразмерные ансамбли входят в состав структуры жидкостей и реальных кристаллических и аморфных веществ.

Рис. 1.

Наиболее распространенными типами таких структур являются различные дефекты строения, молекулы примесей, сформировавшие вокруг себя слой молекул растворителя, и т.д.

Показано, что благодаря многомасштабному строению многие природные материалы имеют уникальные свойства. В связи с этим активно разрабатываются искусственные многомасштабные материалы. При этом часто технологии имеют две стадии:

-- первая стадия – самосборка атомов (или молекул) в наноструктуры,

-- вторая стадия – самосборка наноструктур в материал или элемент устройства (устройство). Эта технология получения материалов и устройств за счет самоорганизации атомов (молекул) активно развивается в двух вариантах – эпитаксиальные вакуумные и жидкофазные (принтинговые) технологии.

Вакуумные эпитаксиальные технологии получения устройств электроники и МЕМС основаны на процессе разложения твердых веществ на атомы (полупроводники) или молекулы (органические вещества) и конденсации и самосборке полученных атомов (молекул) на подложке в заданные архитектуры.

Жидкофазные технологии (печатные технологии) включают стадию получения атомарных или молекулярных ансамблей (наноструктур, супрамолекулярных структур), создание из этих наноструктур «чернил» с заданными физико-химическими характеристиками и печатание материала или устройства из этих «чернил» на подложке (часто гибкой).

В настоящее время производство устройств электроники (интегральные схемы, светодиодные чипы, фотовольтаические батареи, RFID метки) и МЕМС базируется в основном на вакуумных технологиях. Однако появляются компании, производящие светоизлучающие полимерные материалы для источников света и солнечные батареи на гибкой основе. Источники света и солнечные батареи, получаемые с помощью печатных технологий, в ближайшее время начнут успешно конкурировать с полупроводниковыми светодиодами и солнечными батареями.

Разработаны и гибкие полимерные интегральные схемы, получаемые методами печатных технологий, однако они значительно уступают полупроводниковым интегральным схемам по техническим характеристикам.

Разработанный компанией IMEC к настоящему времени органический гибкий чип имеет 4000 транзисторов (размером 5 мк каждый, в то время как размер полупроводникового – 20 нм) и работает в миллион раз медленнее, чем современные полупроводниковые чипы. Достичь сравнимой с полупроводниковыми системами скорости не удастся из-за принципиальных ограничений. Достоинством органических чипов является их низкая стоимость. Такие чипы могут найти применение в устройствах, не требующих высоких скоростей обработки информации.

Автор: Главный редактор, академик РАН М.В. АЛФИМОВ,
Журнал «Российские нанотехнологии» № 11–12 2012 год.