Menurut laporan dalam isu terbaru Science, satu pasukan penyelidik yang diketuai oleh Universiti Tokyo di Jepun telah berjaya menghasilkan nanotube semikonduktor molybdenum disulfide (MoS₂) dengan dinding tunggal yang mempunyai diameter hanya 1 nanometer, kira-kira seratus ribu kali lebih kecil daripada lebar rambut manusia, menggunakan nanotub boron nitride (BN) sebagai acuan. Struktur ini dianggap sebagai nanotube semikonduktor terkecil di dunia setakat ini. Pencapaian ini bukan sahaja mengesahkan ramalan teori yang dibuat beberapa dekad lalu mengenai sifat elektronik bahan ultra nipis, tetapi juga menawarkan pendekatan baru untuk pembangunan peranti elektronik miniatur generasi akan datang.
Nanotub karbon suatu ketika dahulu menarik perhatian luas kerana sifat mekanikal dan elektrik yang sangat baik. Walau bagaimanapun, sedikit perbezaan dalam struktur atom mereka boleh mempengaruhi konduktiviti dengan ketara, mencipta cabaran untuk aplikasi transistor. Sebaliknya, MoS₂ adalah bahan semikonduktor semula jadi dengan potensi luas dalam peranti elektronik semikonduktor, sensor dengan kepekaan tinggi, dan penyelidikan fizik skala kuantum. Namun, seiring dengan pengurangan diameter nanotube, kestabilan struktur dan kesukaran penghasilan meningkat dengan mendadak. Oleh itu, penghasilan nanotube MoS₂ yang ultra nipis dengan struktur terkawal tetap merupakan cabaran utama dalam sains bahan.
Untuk mengatasi keterbatasan ini, pasukan penyelidik menjalankan reaksi kimia dalam ruang dalaman yang sempit dari nanotub BN, menghasilkan nanotube MoS₂ dinding tunggal dengan diameter hanya 1 nanometer dan struktur atom yang ditentukan dengan jelas. Para penyelidik berkata ruang terkurung ini membolehkan pertumbuhan nanotube MoS₂ ultra nipis yang sebaliknya sukar dibentuk, sambil juga mempromosikan susunan atom yang teratur dan menghasilkan bahan yang sangat seragam dengan struktur yang ditentukan dengan baik.
Kajian ini mendapati bahawa band gap berkurangan apabila diameter nanotube menjadi lebih kecil, mengesahkan ramalan teori yang dicadangkan 25 tahun yang lalu.
Kaedah penghasilan nanotube konvensional biasanya menghasilkan nanotube berbilang dinding dengan diameter lebih besar daripada 10 nanometer, dan struktur atom mereka sering sukar untuk dikawal dengan tepat. Pada skala nano, walaupun perbezaan struktur yang sangat kecil boleh mempengaruhi prestasi bahan dengan ketara. Oleh itu, mencapai kawalan struktur pada tahap atom adalah sangat penting untuk aplikasi peranti di masa hadapan.
Teknologi semikonduktor yang sedia ada menghadapi kesukaran yang semakin meningkat dalam mengekalkan kesempurnaan struktur apabila peranti terus mengecil, dengan kecacatan mempunyai kesan yang lebih besar pada skala yang lebih kecil. Nanotub karbon menghadapi cabaran yang sama. Nanotube MoS₂ mungkin menawarkan kelebihan dalam kawalan dimensional dan konsistensi struktur atom, menyediakan laluan baru yang berpotensi untuk membina saluran semikonduktor ultra miniatur.
Pencapaian ini masih jauh dari aplikasi praktikal. Nanotube yang dihasilkan pada masa ini hanya beberapa ratus nanometer panjang. Pasukan penyelidik merancang untuk memperpanjang panjangnya kepada kira-kira 1 mikrometer, atau 1,000 nanometer, dan untuk meneroka sama ada kaedah yang sama boleh digunakan untuk menghasilkan bahan nanotube anorganik lain, termasuk bahan magnetik dan superkonduktor.