Ein Nanodraht ist eine Verbindungsstruktur mit einem Durchmesser von 10-9 Metern (10-11) Fuß), die extrem klein ist. Diese auch als Quantendrähte bezeichneten Steckverbinder werden verwendet, um winzige Komponenten zu sehr kleinen Schaltkreisen zu verbinden. Diese Strukturen sind nicht größer als ein Zehntel Nanometer breit. Es gibt keine Beschränkung, wie breit sie wachsen können, aber sie können nicht mehr als einige Nanometer hoch werden.
Es gibt vier verschiedene Arten von Nanodrähten: metallische, halbleitende, isolierende und molekulare. Metall-Nanodrähte werden aus Nickel, Platin oder Gold hergestellt. Während halbleitende Drähte aus Silizium bestehen, bestehen Indiumphosphid oder Galliumnitrid und Isolierdrähte aus Siliziumdioxid oder Titandioxid. Um einen molekularen Nanodraht herzustellen, umfasst der Prozess die Wiederholung organischer oder anorganischer molekularer Einheiten in einem bestimmten Format.
Nanodrähte sind experimentell und für kommerzielle oder industrielle Anwendungen nicht verfügbar. Die Leitfähigkeit und die geringe Größe machen sie ideal für zukünftige Computerprozessoren und Steckverbinder. Die Forschung ist im Gange, um Nanodrähte und verwandte Technologien zur Verwendung von photonischen ballistischen Wellenlängen zu verwenden. Diese Technologie ist ein notwendiges Sprungbrett für die Entwicklung eines molekularen Computers. Die Fähigkeit, Elektronen über diese Anschlüsse zu übertragen und einen logischen Prozess zu programmieren, ist für die nächste Entwicklungsstufe entscheidend.
Es stehen mehrere verschiedene Techniken zur Verfügung, um einen Nanodraht herzustellen, aber die zuverlässigste Technik wird als Vapor-Liquid-Solid (VLS)-Synthesemethode bezeichnet. Bei dieser Methode werden spezielle Partikel oder ein Gas wie Silan verwendet, um eine Umgebung zu schaffen, die das Wachstum eines Nanodrahts unterstützt. Dieses Material wird dann einem Gold-Nanocluster ausgesetzt, der kristalline Nanodrahtstrukturen erzeugt.
Erst wenn das Ausgangsmaterial die Struktur übersättigt, wächst ein Nanocluster. Die relative Länge des Produkts wird durch die Verwaltung der Länge der Exposition gegenüber der Quelle gesteuert. Mehr Belichtung führt zu einer längeren Struktur. Anorganische Nanodrähte, die alternativ als Clusterpolymere angesehen werden, werden in einer einstufigen Dampfphasenreaktion bei erhöhter Temperatur synthetisiert.
Ein Nanodraht kann auch mit einem Top-Down- oder Bottom-Up-Ansatz hergestellt werden. Beim Top-Down-Ansatz wird ein Block des festen Materials, aus dem die Nanodrähte bestehen werden, geschnitzt, um die richtige Drahtgröße herzustellen. Der Bottom-up-Ansatz ist eher ein Montageprozess, bei dem der Nanodraht aufgebaut wird, indem die Kernmaterialien dem Draht während seines Wachstums hinzugefügt werden.
Wissenschaftler auf der ganzen Welt arbeiten an einer schnelleren und effizienteren Methode, um einen Nanodraht herzustellen. Die Verwendung von Nanodrähten in einem Transistor ist ein ideales Verfahren zur Herstellung kleinerer und schnellerer Mikroprozessorkomponenten für die Computer- und Elektronikindustrie. Obwohl Nanodraht-Transistoren besser funktionieren als die derzeitigen Transistoren, sind die hohen Kosten, die zu ihrer Herstellung erforderlich sind, ein Hindernis für eine breitere Herstellung.