Zlikwidowano największą wadę grafenu – to przełom!

Grafen to materiał przyszłości. Tę frazę powtarzają wszyscy już od niemal dekady. I wygląda na to, że prędko się to nie zmieni. Przynajmniej w dziedzinie procesorów. Chociaż wreszcie mamy promyczek nadziei.

Próbka materiału zbudowanego w oparciu o grafen (fot. Gary Meek, Georgia Tech)

Próbka materiału zbudowanego w oparciu o grafen (fot. Gary Meek, Georgia Tech)

Grafen jest strukturą złożoną z atomów węgla i ma grubość zaledwie jednego atomu. W teorii opisywano ten materiał już w 1947 roku, ale dopiero w 2004 roku nastąpił przełom, kiedy grupy naukowców z Georgi i Manchesteru niezależnie od siebie wykazały unikalne własności grafenu. Za swoje badania nad grafenem,

Andriej Gejm

i

Konstantin Nowosiołow

, z uniwersytetu w Manchesterze otrzymali w roku 2010 Nagrodę Nobla.

Zalety grafenu można wyliczać w nieskończoność. Od świetnego przewodnictwa prądu i ciepła, przez niewiarygodną trwałość (jest ponad 100 razy mocniejszy niż stal) i elastyczność, aż po minimalną rezystancję.

W teorii brzmi doskonale. Jedyny problem w tym, że wciąż go nie ma. Owszem, pojawia się już w pierwszych produktach konsumenckich, takich jak rakiety tenisowe, ale przecież cała branża nowych technologii pokłada w nim nadzieję, że w końcu zastąpi krzem, którego możliwości wkrótce zostaną wyczerpane. Tymczasem jedyne, o czym możemy usłyszeć w ostatnich latach, to badania naukowców, ciągłe testy i prace badawcze.

Tym razem jednak wygląda na to, że mamy przełom, choć znowu za sprawą naukowców. Jak powszechnie wiadomo, jednym z największych problemów w zastosowaniu grafenu w elektronice użytkowej jest fakt, iż… nie można go wyłączyć. Co więc z tego, że powstały już tranzystory taktowane zegarem nawet 427 GHz, skoro poprzez brak pasma wzbronionego, takich tranzystorów z grafenu nie da się wykorzystać? Co więcej, trwonią one ogromną ilość energii i tracą prąd, choć z tym ostatnim naukowcy sobie poradzili, budując poziomy tranzystor:

Do tej pory badacze usiłowali stworzyć sztuczne pasmo wzbronione (przerwę energetyczną) poprzez tworzenie pól elektrycznych, podstawianie atomów czy rozciąganie materiału, co kończyło się raczej kiepskimi rezultatami.

Dziś jednak zespół z Uniwersytetu w Kalifornii na czele z

Guanxiong Liu poinformował, że rozwiązał ten problem.

Zamiast skupiać się na tym, by grafen zachowywał się podobnie jak krzem, Liu i jego kompani oparli się na innej unikalnej własności, ujemnej rezystancji, do wytworzenia środowiska charakterystycznego dla tranzystorów. Ujemna rezystancja polega na tym, że po wprowadzeniu na dany obszar prądu, napięcie na tym obszarze spada. Grafen, w odpowiednich warunkach, jest zdolny do powtarzania tego zjawiska, a spadek napięcia może posłużyć jako wyłącznik.

Jak twierdzą naukowcy, pierwsze efekty badań są obiecujące, chociaż wciąż opracowywane są najlepsze warunki do uzyskiwania ujemnej rezystancji. Na pierwsze namacalne efekty będziemy z pewnością musieli jeszcze długo poczekać.

Powiązane treści:

Jaki procesor wybrać do domu?

0
Źródło: TechnologyReview
Zamknij

Choć staramy się je ograniczać, wykorzystujemy mechanizmy takie jak ciasteczka, które pozwalają naszym partnerom na śledzenie Twojego zachowania w sieci. Dowiedz się więcej.