Elektronika na bázi grafenu: Může nahradit křemíkovou mikroelektroniku a polovodiče?

Nalezení materiálu, který by mohl nahradit křemík, je v nanoelektronice klíčovým úkolem. Po mnoho let se grafen jevil jako slibný.

Jeho potenciál však byl cestou ohrožen kvůli destruktivním technikám zpracování a absenci nového paradigmatu elektroniky, které by jej přijalo. Potřeba další významné platformy nanoelektroniky je větší než kdy jindy, protože křemík je téměř na hranici svých možností, pokud jde o podporu rychlejších výpočtů, uvádí server Azo Nano.

Grafen může nahradit křemíkovou elektroniku

V době, kdy se objevují zásadní fyzikální omezení a hrozí, že budou bránit pokroku, učinili vědci z Georgijského technologického institutu a Tchien-ťinské univerzity významný krok k tomu, aby se elektronika na bázi grafenu dostala z laboratoře do reálného světa. Grafen je v elektronice náhradou křemíku.

Podle Waltera de Heera, profesora na Fakultě fyziky Georgijského technologického institutu, spočívá síla grafenu v jeho ploché, dvourozměrné struktuře, kterou drží pohromadě nejpevnější známé chemické vazby.

Ve zprávě pro Hackster de Heer uvedl, že grafen lze zmenšit podstatně více než křemík, což umožňuje vyrábět mnohem menší zařízení, která pracují vyšší rychlostí a produkují mnohem méně tepla. Teoreticky to umožňuje na jeden grafenový čip nacpat více zařízení, než dokáže křemík.

Výzkumníci by mohli vytvořit vrstvu grafenu, vyleptat ji pomocí elektronové litografie a poté ji přivařit ke karbidu křemíku pomocí čipů vyrobených z těchto materiálů, čímž by vzniklo užitečné nanoelektronické zařízení.

Objev odhalil něco nečekaného. V porovnání s dřívějšími pokusy o grafenovou elektroniku se elektrické náboje, které se chovají jako fotony v optickém vlákně, pohybují po okraji grafenu mnohem dále, než se rozptýlí.

Podle výzkumu týmu jsou hranové proudy přenášeny kvazičásticí, která, ačkoli je jedinou entitou, se může pohybovat bez odporu a cestovat po protilehlých stranách hrany grafenu. Tato kvazičástice nemá žádný náboj ani energii. Podle hypotézy by touto kvazičásticí mohl být Majoranův fermion, částice pojmenovaná po vědci Ettore Majoranovi a navržená v roce 1937.

Přestože se tím grafen posunul o krok blíže k tomu, aby nakonec nahradil křemík, de Heer v jiné zprávě odhaduje, že bude trvat ještě pět až deset let výzkumu, než se to, co vytvořili v laboratoři, promění ve funkční elektronickou platformu. Práce týmu byla zveřejněna v časopise Nature Communications.

Výhody použití grafenu v elektronice

Futuristická elektronika příští generace by mohla být vyrobena s pomocí grafenu. Manchesterská univerzita zveřejnila některé výhody použití grafenu v technologii.

Současné dotykové obrazovky chytrých telefonů a tabletů lze vylepšit pomocí grafenu jako krytu. Lze jej také využít k vytvoření obvodů moderních počítačů, které jsou díky němu nesmírně rychlé. To jsou jen dva příklady toho, jak by grafen mohl vylepšit současné technologie. Kromě toho může grafen katalyzovat vývoj nové elektroniky.

Díky grafenu je možné vytvořit chytrý telefon, který byste mohli nosit na zápěstí, nebo tablet, který byste mohli složit jako noviny. Mechanické i elektrické vlastnosti grafenu se využívají ve prospěch ohebné nositelné elektroniky. Dotykové obrazovky jsou vyrobeny z oxidu india a cínu, který dobře vede elektrický proud, ale je křehký.

Další předměty na bázi grafenu

Vědci z Manchesterské univerzity vyrobili pomocí grafenu nejmenší tranzistor na světě. Výkon tranzistorů v obvodech se zlepšuje se zmenšující se velikostí tranzistoru. Pokračující miniaturizace technologií bude hlavní překážkou, kterou musí elektronický průmysl v následujících 20 letech překonat.

Zdroj: azonano.com, redakce

Pravidla diskuze:

  • Diskutujte slušně - nenadávejte, neurážejte, nespamujte, pište k tématu článku.
  • Netolerujeme rasismus, násilí, vyhrožování a nenávistné reakce vůči jiným uživatelům.
  • Nebavte se o redakci webu, diskuze je určena k probírání tématu článku.
  • Některé komentáře procházejí schvalovacím procesem, nevhodné příspěvky budou bez upozornění smazány.
Upozornit na nové komentáře
Upozornit na
guest
0 Komentáře
Inline zpětná vazba
Zobrazit všechny komentáře
0
Budeme rádi, když okomentujete tento článekx