Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology twierdzą, że w przyszłości możliwa jest produkcja procesorów komputerowych, pracujących z częstotliwościami taktowania od 500 do 1000 GHz. Kluczem do osiągnięcia tak szybkich zegarów ma być zastosowanie grafenu - materiału, który już kilka lat temu został okrzyknięty przez środowiska naukowe następcą krzemu.
Grafen to nazwa materiału zbudowanego z warstwy atomów węgla, rozmieszczonych na płaszczyźnie przypominającej plaster miodu. Nieprzypadkowo pochodzi ona od grafitu (czyli jednej z postaci, pod jaką występuje w naturze węgiel) bowiem właśnie w nim warstwy atomów, takie jak wspomniana wyżej, są ułożone jedna na drugiej. Grafen udało się badaczom uzyskać w 200. r. - co więcej, odkryto szczególne właściwości tego materiału, m.in. znacznie wyższą niż w innych znanych tworzywach półprzewodnikowych ruchliwość elektronów. Dość wspomnieć, że elektrony grafenu poruszają się sto razy szybciej niż w krzemie. Dalsze badania dowiodły, że wiązania występujące pomiędzy poszczególnymi atomami warstwy grafenowej są niezwykle mocne, co czyni ten materiał bardzo wytrzymałym - trwałość wiązań jest wyższa niż w najtwardszym znanym minerale, diamencie.
Z uwagi na swoje właściwości badacze zaczęli myśleć o grafenie jako o tworzywie, które w przyszłości zastąpi krzem w urządzeniach elektronicznych ( naukowcy z Uniwersytetu w Manchesterze w oparciu o ten materiał stworzyli już nawet prototypowy tranzystor jednoelektronowy ). Największą przeszkodą na drodze popularyzacji technologii grafenowej były do niedawna jej wysokie koszty produkcji ( mikroskopijne warstwy grafenu uzyskiwano w wyniku pracochłonnego ścierania grafitu, a koszt warstwy o grubości dziesiątych części milimetra liczony był w setkach dolarów ). I ten problem udało się jednak rozwiązać - metoda autorstwa koreańskich naukowców z Uniwersytetu Sungkyunkwan pozwala nie tylko na zmniejszenie kosztów produkcji materiału ale także na wytwarzanie warstw o większej powierzchni.
Pracownicy Massachusetts Institute of Technology poczynili tymczasem kolejny krok w badaniach nad grafenem. Zbudowali eksperymentalny układ grafenowy będący powielaczem częstotliwości (ang.: frequency multiplier). Układ taki może zmodyfikować częstotliwość przychodzącego sygnału elektrycznego tak, by częstotliwość sygnału wychodzącego była jej wielokrotnością. Powielacze są obecnie stosowane w niektórych typach urządzeń elektronicznych ( np. nadajninkach/odbiornikach radiowych ) przy czym ich właściwością jest produkcja "zaszumionych" sygnałów wyjściowych, wymagających filtrowania. Powielacz grafenowy, dysponujący tylko jednym tranzystorem, jest nie tylko bardziej energooszczędny, ale generuje czysty sygnał.
Tomás Palacios, jeden z naukowców zaangażowanych w projekt, mówi: "W elektronice zawsze dążymy do zwiększania częstotliwości, aby produkować np. coraz szybsze komputery i telefony zdolne do przesyłania danych z większą przepustowością". Podkreśla też, że częstotliwość przekraczającą 4 lub 5 GHz bardzo trudno uzyskać, jednak nowa technologia grafenowa może prowadzić do wdrożenia produkcji układów o częstotliwości 50. - 1000 GHz. Palacios jest przekonany, że rozwój technologii do stanu, w którym mogłaby już posłużyć do produkcji komercyjnie dostępnych produktów, jest kwestią najwyżej dwóch lat.
Więcej informacji: http://web.mit.edu/newsoffice/2009/graphene-palacios-0319.html
Źródła:
Przyszłość komputerów jest czarna - http://www.rp.pl/artykul/62956,256163przyszlosckomputerowjestczarna.html
Niech żyje grafen, nowy król elektroniki! - http://wyborcza.pl/1,75476,6165354,niech_zyje_grafen__nowy_krol_elektroniki_.html