Technika
Grafen, następca krzemu
Koniec tradycyjnych procesorów komputerowych jest coraz bliżej – udowodnili laureaci Nobla
– To nowa perspektywa dla badań grafenu. Szanse rozwoju elektroniki opartej na grafenie nigdy nie wyglądały lepiej niż obecnie – powiedział prof. Konstantin Novoselov z Uniwersytetu w Manchesterze.
Pracami nad tranzystorem prof. Novoselow i prof. Geim otworzyli – w sensie dosłownym – trzeci wymiar badań nad grafenem. Z cieniutkiego płatka grubości jednego atomu uczynili wielowarstwowy przekładaniec grafenu i innych związków. Piszą o tym w artykule opublikowanym w dzisiejszym „Science".
Kwantowy tunel
Odkrycie grafenu przyniosło obu uczonym Nagrodę Nobla w 2010 roku i tytuły szlacheckie. Materiał, który odkryli, ma cechy niezwykłe. Pojedyncza warstwa atomów węgla jest razy bardziej wytrzymała niż stal, ale pozwala się zaginać. Przewodzi prąd kilkaset razy szybciej niż miedź i znacznie lepiej niż krzem, na którym dziś opierają się układy stosowane w komputerach.
Jednym z wielu potencjalnych zastosowań grafenu jest jego użycie jako podstawowego materiału do procesorów komputerowych. Na ten materiał zwrócili uwagę potentaci produkujący czipy. Pojedyncze tranzystory udało się już zbudować kilku grupom inżynierów na świecie. Nie powiodły się próby zbudowania na ich bazie działającego procesora.
Warto zauważyć, że prace nad wykorzystaniem grafenu w elektronice stały się możliwe m.in. dzięki pracy polskich badaczy z Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych oraz Wydziału Fizyki UW. Udało im się opracować sposób produkcji grafenu najwyższej jakości na skalę przemysłową, co pozwoliło naukowcom na całym świecie na prowadzenie badań na dużą skalę.
Specjaliści z Uniwersytetu w Manchesterze zasugerowali użycie grafenu nie w płaszczyźnie – jak podczas poprzednich prób – ale w kierunku pionowym. Użyli grafenu jako elektrody, przekładając jego warstwy materiałem, który nie powinien przewodzić prądu.
Elektrony w znanym z fizyki kwantowej efekcie tunelowym przechodziły przez ten oporny materiał. Unikalne cechy grafenu pozwoliły uzyskać nowy typ tranzystora.
Struktura opracowana przez badaczy z Manchesteru nie istnieje w naturze.
Atomowy tort
Badacze wykonali tranzystor, łącząc grafen z płaskimi, grubymi na jeden atom warstwami związków, których własności elektryczne mogą zmieniać. Powstało urządzenie, które swą budową przypomina tort. Warstwa leży na warstwie, ale w skali atomowej.
– Wprowadziliśmy koncepcję nowego podejścia do elektroniki grafenu. Nasze tranzystory już całkiem nieźle działają. Uważam, że można je poprawić i zmniejszyć – powiedział dr Leonid Ponomarenko, członek zespołu.
Według badacza mogą mieć rozmiary od 0,1 do 100-milionowej części milimetra. Będą mogły pracować tak szybko, jak żaden procesor oparty na technologii krzemowej.
– Tranzystor jest ważny, ale koncepcja atomowego przekładańca jest jeszcze ważniejsza – wyjaśnia profesor Geim.
Naukowcy rozważają prace nad kolejnymi wariantami przekładania warstw grafenu z ze związkami chemicznymi o różnych właściwościach.
– Oferuje to nieograniczone możliwości dla badań podstawowych i zastosowań praktycznych. Możliwe przykłady zastosowań obejmują diody emitujące światło, czy urządzenia wykorzystujące światło słoneczne do produkcji energii – dodaje prof. Novoselov.
masz pytanie, wyślij e-mail do autora k.urbanski@rp.pl
Rekomenduj artykuł Oddano głosów:
