Први радни полупроводник од графена пружа наду да би наши компјутери могли још брже да раде

Графен је материјал направљен од једног слоја атома угљеника који је јачи од челика. Изузетно је добар проводник електрицитета и веома је отпоран на топлоту и киселине.

Али упркос својим предностима, научници до сада нису успевали да направе радни графенски полупроводник, који се може контролисати да циљано проводи или изолује електричну енергију. Такви полупроводници су кључни за стварање логичких чипова који напајају рачунаре.

Проблем је представљао оно што физичари називају појасни размак.Полупроводници имају појасеве виших и нижих енергија и тачку – размак – у којој побуђени електрони могу да скачу са једног на други. Ово омогућава ефикасно укључивање и искључивање тока струје, стварајући бинарни систем нула и јединица који се користи у дигиталним рачунарима.

Претходна истраживања су показала да графен може да делује као полупроводник у малој скали, али до сада нису успела да повећају његову проводљивост до величина које би компјутерски чип учинили употребљивим.

Ранији радови су показали да набори, избочине и прорези у графенским плочама доводе до необичних ефеката на ток електрицитета, што их је спречавало да направе ефикасан чип.

Сада, Валтер де Хиер са Џорџија техничког института у Атланти и његове колеге су успели да направе полупроводник од графена са размаком појаса и демонстрирали радни транзистор, прекидач за укључивање/искључивање који или спречава или дозвољава струји да тече кроз њега.

Захваљујући њиховом успеху овакав полупроводник би требало да буде погоднији за скалирање јер се ослања на технике које се не разликују од оних које се користе за стварање силицијумских чипова.

Де Хиер и његове колеге су користили плочице од силицијум карбида које су загревали како би силицијум испарио пре угљеника и оставио употребљив слој графена на површини. Де Хиер наводи да електрична својства полупроводника од графена далеко боља од оних код силицијумских чипова. „То је као вожња по макадамском путу у односу на вожњу ауто-путем.“

Силицијумски чипови су јефтини за производњу и подржани су огромном производном инфраструктуром на глобалном нивоу, али већ су достигнуте границе онога што ови чипови могу да ураде. Муров закон каже да ће се број транзистора у колу удвостручити отприлике сваке две године, али стопа минијатуризације је успорила последњих година како инжењери не успевају да произведу густину кола изнад које се електрони не могу поуздано контролисати. Графенска кола би могла да доведу до напретка, али препреке остају.

Дејвид Кери са Универзитета у Сарију скептичан је у погледу тога да овај проналазак гарантује да ће се свет ускоро пребацити са силицијумских на графенске чипове, како због тога што пред научницима стоји још много рада на усавршавању како у погледу величине транзистора, квалитета и производних техника, тако и зато што силицијум има такве предности.

„Већина људи који раде на силицијуму свакодневно је бомбардована новим, дивним материјалима који ће га заменити, а ништа од тога се до сада није догодило“, истиче Кери. „Идеја да ћу свој лаптоп заменити графеном још увек није реална.”