Naukowcy z Georgia Institute of Technology opracowali pierwszy na świecie działający chip wykonany z grafenu. Dotychczas wydawało się to niemożliwe. To może być technologiczna rewolucja.

Grafen to płaska struktura złożona z atomów węgla, połączonych w sześciokąty. Materiał kształtem przypomina plaster miodu, a ponieważ ma jednoatomową grubość, w przybliżeniu jest strukturą dwuwymiarową.

Półprzewodniki, podstawowe materiały umożliwiające przepływ prądu elektrycznego w określonych warunkach, mają kluczowe znaczenie dla działania urządzeń elektronicznych. Przełom dokonany przez zespół naukowców otwiera drzwi do nowego sposobu tworzenia elektroniki. Ich odkrycie następuje w czasie, gdy krzem – materiał, z którego wykonana jest niemal cała współczesna elektronika – osiąga swoje granice w obliczu coraz szybszych komputerów i zmniejszających się urządzeń elektronicznych.

Koniec krzemu, czas na grafen:

Walter de Heer, profesor fizyki w Georgia Tech, kierował zespołem naukowców z Atlanty i Tianjin w Chinach, aby wyprodukować półprzewodnik grafenowy kompatybilny z konwencjonalnymi metodami przetwarzania mikroelektroniki – co jest koniecznością dla każdej realnej alternatywy dla krzemu. W badaniach opublikowanych w czasopiśmie „Nature" de Heer i jego zespół pokonali najważniejszą przeszkodę, która od dziesięcioleci jest problematyczna w badaniach nad grafenem i jest powodem, dla którego wielu uważało, że elektronika grafenowa nigdy nie będzie działać. Znana jako „przerwa wzbroniona” jest kluczową właściwością elektroniczną, która umożliwia włączanie i wyłączanie półprzewodników. Grafen nie miał przerwy zabronionej – aż do teraz.

De Heer dokonał przełomu, gdy wraz ze swoim zespołem odkrył, jak hodować grafen na płytkach z węglika krzemu przy użyciu specjalnych pieców. Wyprodukowali grafen epitaksjalny, który jest pojedynczą warstwą rosnącą na powierzchni kryształu węglika krzemu. Zespół odkrył, że po prawidłowym wykonaniu grafen epitaksjalny związał się chemicznie z węglikiem krzemu i zaczął wykazywać właściwości półprzewodnikowe.

Szybsze obliczenia, większa wydajność
W swojej naturalnej postaci grafen nie jest półprzewodnikiem ani metalem, ale półmetalem. Pasmo wzbronione to materiał, który można włączać i wyłączać po przyłożeniu do niego pola elektrycznego. Tak działają wszystkie tranzystory i krzemowa elektronika. Głównym pytaniem w badaniach nad elektroniką grafenu było to, jak go włączać i wyłączać, aby mógł działać jak krzem.

Pomiary zespołu wykazały, że półprzewodnik grafenowy ma 10 razy większą ruchliwość niż krzem. Innymi słowy, elektrony poruszają się z bardzo niskim oporem, co w elektronice oznacza szybsze obliczenia. Grafen jest też bardziej wydajny, nie nagrzewa się tak bardzo i pozwala na osiągnięcie wyższych prędkości, dzięki czemu elektrony mogą poruszać się szybciej.

Grafen epitaksjalny może spowodować zmianę paradygmatu w elektronice i pozwolić na zupełnie nowe technologie wykorzystujące jego unikalne właściwości.






Grafen to płaska struktura złożona z atomów węgla, połączonych w sześciokąty. Materiał kształtem przypomina plaster miodu, a ponieważ ma jednoatomową grubość, w przybliżeniu jest strukturą dwuwymiarową. Grafen jest przedmiotem zainteresowania przemysłu ze względu na różne właściwości, w tym elektryczne i mechaniczne.

Opis teoretyczny grafenu powstał już w 1947 roku w pracy Philipa Russella Wallace’a[w innych językach][1]. Jednak w tym samym okresie opublikowano szereg innych prac[2], w których dowodzono, że grafen, jak i inne materiały dwuwymiarowe, nie może istnieć w przyrodzie. Na początku lat 80. XX wieku pojawiały się artykuły wskazujące, że grafen można jednak wytworzyć[3]. W 2004 roku nastąpił przełom – równolegle grupy z Georgii[4] i Manchesteru[5] pokazały, że wytworzony przez nie grafen ma unikatowe własności, które zostały przewidziane wcześniej. Po tych publikacjach nastąpiło przyspieszenie prac nad grafenem – zarówno pod kątem czysto badawczym, jak i w poszukiwaniu coraz lepszych metod wytwarzania tego materiału.