Grafenowy przełom. Elektronika będzie szybsza?

Grafen to jedna z form węgla, obok takich jak diament, fulereny czy nanorurki. Jego strukturę tworzy płaski arkusz atomów węgla, które są połączone najmocniejszymi znanymi wiązaniami. Grafen jest materiałem o niezwykłych właściwościach - jest niezwykle wytrzymały, elastyczny i jednocześnie przewodzi prąd elektryczny.

Półprzewodniki to specyficzne materiały, które przewodzą prąd elektryczny tylko w określonych warunkach. Są one nieodłącznym elementem urządzeń elektronicznych. W dzisiejszych czasach, kiedy potrzebujemy coraz szybszych komputerów i coraz mniejszych urządzeń elektronicznych, krzem - materiał, z którego wykonana jest większość współczesnej elektroniki - zaczyna osiągać granice swoich możliwości.

Zespół naukowców z Georgia Institute of Technology oraz z uniwersytetu w Tianjin w Chinach, pod kierownictwem prof. Waltera de Heera z Georgia Tech, dokonał przełomu, tworząc pierwszy na świecie funkcjonalny półprzewodnik z grafenu. Dotychczas, główną przeszkodą w osiągnięciu tego celu był brak tzw. przerwy energetycznej - stanu, w którym w układzie nie ma elektronów o energii z określonego przedziału. To właśnie dzięki przerwie energetycznej, półprzewodnik może w określonych warunkach zmienić swoje właściwości elektryczne.

Warstwę grafenu uzyskano na specjalnie przygotowanej płytce z węglika krzemu, tworząc tzw. grafen epitaksjalny. Grafen związał się z tym podłożem na poziomie chemicznym i zaczął wykazywać cechy półprzewodnika.

Badania wykazały, że elektrony w grafenie są 10 razy bardziej ruchliwe od elektronów w krzemie, co pozwala na przykład na szybsze przeprowadzanie obliczeń komputerowych. Dodatkowo, układ ten mniej się nagrzewa.

Autorzy badania są przekonani, że ich odkrycie pozwoli na tworzenie szybszej i bardziej energooszczędnej elektroniki w nowy, innowacyjny sposób. Półprzewodniki z grafenu mogą znaleźć zastosowanie w różnych dziedzinach, na przykład w komputerach kwantowych.