I transistor sono gli elementi costitutivi fondamentali della maggior parte dell’elettronica, inclusi tutti i computer e le radio. Un nanotransistor è un transistor le cui dimensioni sono misurate in nanometri. Ad esempio, un transistor con un diametro di 300 nanometri (miliardesimi di metro) sarebbe un nanotransistor. I transistor sono utilizzati per la commutazione e l’amplificazione di segnali elettronici. Se combinati in milioni e miliardi, possono essere utilizzati per creare sofisticati processori di informazioni programmabili, più comunemente noti come computer. Le aziende di informatica e comunicazione investono ogni anno centinaia di milioni di dollari in fondi di ricerca per sviluppare transistor più piccoli.
La miniaturizzazione del transistor è stata il segno distintivo di 50 anni di progressi nei computer più piccoli. In una tendenza nota come legge di Moore, il numero di transistor che gli ingegneri sono stati in grado di inserire su un chip di dimensioni fisse è costantemente raddoppiato ogni 18-24 mesi. Pertanto, l’intera storia dell’informatica è consistita in molte dozzine di raddoppi. Sfortunatamente per l’industria informatica, tuttavia, questa tendenza non può essere mantenuta per sempre: le minuscole dimensioni degli attuali transistor stanno iniziando a scontrarsi con le leggi della fisica.
Gli sforzi per fabbricare un nanotransistor più piccolo sono una spinta per soddisfare la legge di Moore e fornire ai clienti elettronica migliore e più veloce. La fotolitografia convenzionale offre limiti a quanto piccolo può essere fabbricato un nanotransistor, quindi vengono tentati nuovi approcci, incluso l’uso di microbi e la lenta deposizione chimica da vapore per sintetizzare i componenti del transistor. Lo sforzo di realizzare nanotransistor è all’avanguardia della nanotecnologia.
Nel novembre 2001, gli scienziati dei Bell Labs hanno compiuto un importante passo avanti negli sforzi verso nanotransistor più piccoli con la loro fabbricazione di nanotransistor indirizzabili individualmente alla scala di una singola molecola. Questi dispositivi sono così piccoli che circa 10 milioni potrebbero stare sulla testa di uno spillo. La sfida di creare minuscoli elettrodi per questi transistor è stata risolta utilizzando l’autoassemblaggio, ovvero mettendo insieme le molecole in un determinato mix che le fa combinare e autoassemblare senza l’intervento diretto dell’ingegnere. Sfortunatamente, tuttavia, questo approccio è ancora sperimentale e non è ancora praticabile per la produzione di massa.
Nel gennaio 2008, un’altra pietra miliare nello sviluppo dei nanotransistor è stata realizzata dagli scienziati dell’Università dell’Illinois, quando hanno costruito una radio a nanotransistor i cui componenti attivi sono costituiti esclusivamente da nanotubi di carbonio. I nanotubi di carbonio sono materiali estremamente flessibili con forza e utilità senza precedenti nell’elettronica.
Poiché i nanotransistor sono così piccoli, il loro comportamento non può essere interamente descritto dalle teorie attuali. Pertanto, sono in corso sforzi per sviluppare nuove teorie che possono essere applicate alla nanoscala.