Znajdź zawartość

Szwajcarscy uczeni z École Polytechnique FÉdÉrale de Lausanne (EPFL), którzy na początku bieżącego roku poinformowali o świetnych właściwościach molibdenitu, materiału mogącego stać się konkurencją dla krzemu i grafenu, właśnie zaprezentowali pierwszy układ scalony zbudowany z tego materiału. Zbudowaliśmy prototyp, umieszczając od dwóch to sześciu tranzystorów i udowadniając, że możliwe jest przeprowadzenie podstawowych operacji logicznych. To dowodzi, że można zbudować większy układ - mówi profesor Andras Kis, dyrektor Laboratorium Nanoskalowych Struktur i Elektroniki (LANES). Uczony wyjaśnia, że molibdenit umożliwia budowanie mniejszych tranzystorów niż krzem. Obecnie nie można tworzyć warstw krzemu cieńszych niż 2 nanometry, gdyż istnieje ryzyko ich utlenienia się, co negatywnie wpływa na właściwości elektryczne materiału. Z molibdenitu można tworzyć efektywnie działającą warstwę o grubości zaledwie 3 atomów. Jest ona bardzo stabilna i łatwo w niej kontrolować przepływ elektronów. Ponadto molibdenitowe tranzystory są bardziej wydajne. Przełączają się też szybciej niż tranzystory krzemowe. Jak informuje profesor Kis, molibdenit równie efektywnie jak krzem wzmacnia sygnał elektryczny. Sygnał wyjściowy może być czterokrotnie silniejszy niż sygnał wejściowy. A to oznacza, że możliwe jest produkowanie bardzo złożonych układów. Dla grafenu ta wartość wynosi około 1. Poniżej tej wartości sygnał wyjściowy będzie zbyt słaby, by pobudził do pracy następny, podobny układ - mówi Kis. Molibdenit, w przeciwieństwie do krzemu, ma interesujące właściwości mechaniczne, które być może pozwolą na produkowanie elastycznych układów scalonych.

Od kilku lat ekscytujemy się możliwościami grafenu, który być może w niektórych zastosowaniach zastąpi krzem. Tymczasem grafenowi wyrósł właśnie bardzo groźny konkurent - molibdenit. Ten minerał z gromady siarczków (MoS2 - siarczek molibdenu) występuje na całym świecie, również w Polsce. Jest on używany w stopach stali oraz do produkcji lubrykantów. Dotychczas jednak nie badano jego właściwości elektronicznych. A te, jak informują uczeni z École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), są niezwykle interesujące. To dwuwymiarowy [podobnie jak grafen - red.] materiał, bardzo cienki i łatwy do wykorzystania w nanotechnologii. Potencjalnie można go wykorzystać do produkcji LED, małych tranzystorów i ogniw słonecznych - mówi profesor Andras Kis. Uczony podkreśla jego przewagę nad krzemem i grafenem. Dzięki swojej dwuwymiarowej strukturze molibdenit pozwoli na produkcję mniejszych, w porównaniu z krzemowymi, podzespołów elektronicznych. W warstwie MoS2 o grubości 0,65 nanometrów elektrony mogą poruszać się równie swobodnie jak w warstwie krzemu o grubości 2 nanometrów - stwierdza Kis. A obecnie nie jesteśmy w stanie wyprodukować tak cienkich warstw krzemu jak monowarstwa siarczku molibenu - dodaje. Jednak to nie wszystko. Tranzystory wykonane z molibdenu pobierałyby o w stanie spoczynku o 100 000 razy mniej energii niż tranzystory krzemowe. Jakby jeszcze tego było mało, molibdenit ma też kolosalną przewagę nad grafenem. Otóż półprzewodniki wykorzystywane w elektronice muszą posiadać przerwę energetyczną, Jej szerokość ma podstawowe znaczenie w elektronice. Przerwa w molibdenicie ma wartość 1,8 eV, co czyni go świetnym materiałem na tranzystory. Wspomniany na wstępie grafen nie posiada w ogóle przerwy energetycznej i trzeba ją sztucznie tworzyć, co jest skomplikowanym procesem. Badania nad molibdenitem przyszły w samą porę. Przed kilkoma dniami IBM ogłosił, że grafen nie może zastąpić krzemu w tranzystorach. Okazało się bowiem, że grafenowych tranzystorów nie można całkowicie wyłączyć.

Uważany za paliwo przyszłości wodór dotychczas nie upowszechnił się, gdyż jest niezwykle łatwopalny i musi być przechowywany oraz używany w specjalnych warunkach. Naukowcy z École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) oraz ich koledzy z Leibniz-Institut für Katalyse znaleźli prosty sposób na poradzenie sobie z niedogodnościami uniemożliwiającymi szeroki rynkowy debiut wodoru w roli paliwa. Okazało się, że po zamianie wodoru w kwas mrówkowy, może on być łatwo i bezpiecznie przechowywany. Korzystając z katalizatora i obecnego w atmosferze dwutlenku węgla można sprowadzić wodór do postaci kwasu, który jest substancją niepalną i płynną w temperaturze pokojowej. Proces można odwrócić uzyskując wodór i CO2. Powstał już prototyp urządzenia o mocy 2 kilowatów, a szwajcarska firma Granit i kanadyjska Tekion otrzymały licencje na rozwój wspomnianej technologii. Przechowywanie wodoru w postaci kwasu mrówkowego ma liczne zalety. Przede wszystkim jest bezpieczne, gdyż kwas uwalnia tylko tyle wodoru, ile jest w danej chwili potrzebne, nie dochodzi więc do gromadzenia się niebezpiecznego gazu. Ponadto jest to metoda bardzo wydajna. W litrze kwasu można przechować ponad 53 gramy wodoru. Tymczasem litr czystego wodoru poddany ciśnieniu 350 barów waży zaledwie 28 gramów. Jakby jeszcze tego było mało, katalizatorem dla całego procesu tworzenia i pozyskiwania paliwa jest łatwo dostępne i tanie żelazo. Gabor Laurenczy z EPFL mówi, że obecnie jedyną przeszkodą na drodze do upowszechnienia się pojazdów na wodór pozostaje cena. Warto przypomnieć, że kwas mrówkowy jest żrący, powoduje korozję, poparzenia skóry i błon śluzowych, a jego wdychanie nie jest bezpieczne. Zanim się więc rozpowszechni, konieczne będzie opracowanie nowych zasad bezpieczeństwa, a pojazdy i stacje paliwowe trzeba będzie wyposażyć w materiały odporne na działanie tej substancji. Jest ona jednak już od dawna wykorzystywana jako dodatek do żywności i środek dezynfekujący, co oznacza, że potrafimy bezpiecznie z nią pracować. http://www.youtube.com/watch?v=fYhB6bVlM7w