Les transistors sont les éléments constitutifs fondamentaux de la plupart des appareils électroniques, y compris tous les ordinateurs et radios. Un nanotransistor est un transistor dont les dimensions sont mesurées en nanomètres. Par exemple, un transistor d’un diamètre de 300 nanomètres (milliardièmes de mètre) serait un nanotransistor. Les transistors sont utilisés pour commuter et amplifier des signaux électroniques. Lorsqu’ils sont combinés par millions et par milliards, ils peuvent être utilisés pour créer des processeurs d’informations programmables sophistiqués, plus communément appelés ordinateurs. Les entreprises d’informatique et de communication investissent chaque année des centaines de millions de dollars dans des fonds de recherche pour développer des transistors plus petits.
La miniaturisation du transistor a été la marque de 50 ans de progrès dans les petits ordinateurs. Dans une tendance connue sous le nom de loi de Moore, le nombre de transistors que les ingénieurs ont pu installer sur une puce de taille fixe a systématiquement doublé tous les 18 à 24 mois. Ainsi, toute l’histoire de l’informatique a consisté en plusieurs dizaines de doublons. Malheureusement pour l’industrie informatique, cependant, cette tendance ne peut pas être maintenue indéfiniment – la petite taille des transistors actuels commence à se heurter aux lois de la physique.
Les efforts pour fabriquer un nanotransistor plus petit sont une poussée pour respecter la loi de Moore et fournir une électronique meilleure et plus rapide aux clients. La photolithographie conventionnelle offre des limites à la taille d’un nanotransistor pouvant être fabriqué, de nouvelles approches sont donc tentées, notamment l’utilisation de microbes et le dépôt chimique en phase vapeur lent pour synthétiser les composants du transistor. L’effort pour fabriquer des nanotransistors est à la pointe de la nanotechnologie.
En novembre 2001, les scientifiques des Bell Labs ont fait un grand pas en avant dans leurs efforts vers des nanotransistors plus petits avec leur fabrication de nanotransistors adressables individuellement à l’échelle d’une molécule individuelle. Ces appareils sont si petits qu’environ 10 millions pourraient tenir sur la tête d’une épingle. Le défi de créer de minuscules électrodes pour ces transistors a été résolu en utilisant l’auto-assemblage – en assemblant des molécules dans un certain mélange qui les amène à se combiner et à s’auto-assembler sans intervention directe d’un ingénieur. Malheureusement, cette approche est encore expérimentale et n’est pas encore viable pour la fabrication en série.
En janvier 2008, une autre étape importante dans le développement des nanotransistors a été franchie par des scientifiques de l’Université de l’Illinois, lorsqu’ils ont construit une radio à nanotransistor dont les composants actifs sont exclusivement fabriqués à partir de nanotubes de carbone. Les nanotubes de carbone sont des matériaux extrêmement flexibles avec une résistance et une utilité inégalées en électronique.
Parce que les nanotransistors sont si petits, leur comportement ne peut pas être entièrement décrit par les théories actuelles. Par conséquent, des efforts sont en cours pour développer de nouvelles théories pouvant être appliquées à l’échelle nanométrique.