Prvi radni poluprovodnik od grafena pruža nadu da bi naši kompjuteri mogli još brže da rade

Grafen je materijal napravljen od jednog sloja atoma ugljenika koji je jači od čelika. Izuzetno je dobar provodnik elektriciteta i veoma je otporan na toplotu i kiseline.

Ali uprkos svojim prednostima, naučnici do sada nisu uspevali da naprave radni grafenski poluprovodnik, koji se može kontrolisati da ciljano provodi ili izoluje električnu energiju. Takvi poluprovodnici su ključni za stvaranje logičkih čipova koji napajaju računare.

Problem je predstavljao ono što fizičari nazivaju pojasni razmak.Poluprovodnici imaju pojaseve viših i nižih energija i tačku – razmak – u kojoj pobuđeni elektroni mogu da skaču sa jednog na drugi. Ovo omogućava efikasno uključivanje i isključivanje toka struje, stvarajući binarni sistem nula i jedinica koji se koristi u digitalnim računarima.

Prethodna istraživanja su pokazala da grafen može da deluje kao poluprovodnik u maloj skali, ali do sada nisu uspela da povećaju njegovu provodljivost do veličina koje bi kompjuterski čip učinili upotrebljivim.

Raniji radovi su pokazali da nabori, izbočine i prorezi u grafenskim pločama dovode do neobičnih efekata na tok elektriciteta, što ih je sprečavalo da naprave efikasan čip.

Sada, Valter de Hier sa Džordžija tehničkog instituta u Atlanti i njegove kolege su uspeli da naprave poluprovodnik od grafena sa razmakom pojasa i demonstrirali radni tranzistor, prekidač za uključivanje/isključivanje koji ili sprečava ili dozvoljava struji da teče kroz njega.

Zahvaljujući njihovom uspehu ovakav poluprovodnik bi trebalo da bude pogodniji za skaliranje jer se oslanja na tehnike koje se ne razlikuju od onih koje se koriste za stvaranje silicijumskih čipova.

De Hier i njegove kolege su koristili pločice od silicijum karbida koje su zagrevali kako bi silicijum ispario pre ugljenika i ostavio upotrebljiv sloj grafena na površini. De Hier navodi da električna svojstva poluprovodnika od grafena daleko bolja od onih kod silicijumskih čipova. „To je kao vožnja po makadamskom putu u odnosu na vožnju auto-putem.“

Silicijumski čipovi su jeftini za proizvodnju i podržani su ogromnom proizvodnom infrastrukturom na globalnom nivou, ali već su dostignute granice onoga što ovi čipovi mogu da urade. Murov zakon kaže da će se broj tranzistora u kolu udvostručiti otprilike svake dve godine, ali stopa minijaturizacije je usporila poslednjih godina kako inženjeri ne uspevaju da proizvedu gustinu kola iznad koje se elektroni ne mogu pouzdano kontrolisati. Grafenska kola bi mogla da dovedu do napretka, ali prepreke ostaju.

Dejvid Keri sa Univerziteta u Sariju skeptičan je u pogledu toga da ovaj pronalazak garantuje da će se svet uskoro prebaciti sa silicijumskih na grafenske čipove, kako zbog toga što pred naučnicima stoji još mnogo rada na usavršavanju kako u pogledu veličine tranzistora, kvaliteta i proizvodnih tehnika, tako i zato što silicijum ima takve prednosti.

„Većina ljudi koji rade na silicijumu svakodnevno je bombardovana novim, divnim materijalima koji će ga zameniti, a ništa od toga se do sada nije dogodilo“, ističe Keri. „Ideja da ću svoj laptop zameniti grafenom još uvek nije realna.”