Samkvæmt skýrslu í nýjustu útgáfu Science hefur rannsóknarhópur undir forystu Háskólans í Tókýó í Japan náð að framleiða einveggja mólibdenum disúlfíð (MoS₂) hálfleiðara nanotúbu með þvermál aðeins 1 nanómetra, u.þ.b. eitt hundrað þúsundasta af breidd mannshárs, með því að nota bórnítúríð (BN) nanotúbur sem mót. Byggingin er talin heimsins minnsta hálfleiðara nanotúba hingað til. Árangurinn staðfestir ekki aðeins fræðilegar spár sem gerðar voru fyrir áratugum síðan um rafeiginleika ultrathinna efniss, heldur býður einnig nýja nálgun fyrir þróun næstu kynslóðar smágerðar rafræna tækja.
Kol nanotúbur höfðu einu sinni vakið breiða athygli fyrir framúrskarandi mekanískar og rafmagnseiginleika þeirra. Hins vegar geta smávægilegar mismunir í atómbyggingu þeirra haft veruleg áhrif á leiðni þeirra, sem skapar áskoranir fyrir transistorumsóknir. Þvert á móti er MoS₂ náttúrulega hálfleiðandi efni með breiða möguleika í hálfleiðara rafrænum tækjum, há-næmis skynjurum og rannsókn á kvantaskala eðlisfræði. Þar sem þvermál nanotúbanna minnkar, eykst hins vegar struktúrstabilitet og framleiðsluerfiðleikar skarpt. Að framleiða ultrathinna MoS₂ nanotúbur með stjórn á byggingu hefur því verið aðaláskorun í efnisspeki.
Til að yfirstíga þessa takmörkun framkvæmdi rannsóknarhópurinn efnahvörf innan þrönga innra rýmis BN nanotúbanna, og samdi einveggja MoS₂ nanotúbur með þvermál aðeins 1 nanómetra og skýra atómbyggingu. Rannsakendurnir sögðu að þetta afmarkaða rými gerði vöxtultrathinna MoS₂ nanotúbanna mögulegan sem annars væri erfitt að mynda, á meðan einnig væri stuðlað að skipulagðri atómaraðstöðu og framleiðingu á mjög samræmdum efnum með vel skilgreindum byggingum.
Rannsóknin sýndi að bandgap minnkar eftir því sem þvermál nanotúbanna verður minna, sem staðfestir fræðilega spá sem var sett fram fyrir 25 árum.
Venjulegar aðferðir við framleiðslu nanotúba framleiða venjulega fjölveggja nanotúbur með þvermál stærri en 10 nanómetra, og atómbygging þeirra er oft erfið að stýra nákvæmlega. Á nanóskala getur jafnvel afar litill struktúrmismunur haft veruleg áhrif á frammistöðu efna. Að ná stjórn á byggingu á atómstigi er því mjög mikilvægt fyrir framtíðar tækniframkvæmdir.
Núverandi hálfleiðaratækni stendur frammi fyrir auknum vanskelum við að viðhalda struktúrulegu fullkomnun þar sem tækin halda áfram að minnka, þar sem galla hefur meiri áhrif á minni skala. Kol nanotúbur standa frammi fyrir svipuðum áskorunum. MoS₂ nanotúbur gætu boðið upp á kosti í víddarstjórn og samræmdri atómbyggingu, sem veitir möguleika á nýju leið fyrir að byggja ultraminíaturað hálfleiðara rásir.
Árangurinn er ennþá í einhvers konar fjarlægð frá raunverulegum notkun. Nanotúbarnir sem núna eru framleiddir eru aðeins nokkur hundruð nanómetra langir. Rannsóknarhópurinn áætlar að lengja þá í um 1 míkrómetra eða 1,000 nanómetra, og kanna hvort sama aðferð geti verið notuð til að framleiða önnur ólífræn nanotúbu efni, þar á meðal segulkraft og ofurráðandi efni.