Znajdź zawartość

Pojawienie się materiałów grubości jednego atomu, a zatem dwuwymiarowych, zrewolucjonizuje elektronikę i technologie związane z przechowywaniem energii. Taka rewolucja jest możliwa dzięki ostatnim pracom uczonych z Oxford University i Trinity College Dublin. Naukowcy odkryli metodę na tworzenie dwuwymiarowych płacht z najróżniejszych materiałów. Nowa metoda jest prosta, szybka i tania oraz nadaje się do zastosowania na skalę przemysłową. Obecnie najbardziej znanym materiałem o grubości pojedynczego atomu jest grafen. Każda milimetrowa warstwa grafitu składa się z około 3 milionów warstw grafenu. Ze względu na swoje niezwykłe właściwości elektryczne grafen przyciągnął uwagę całego świata, a jego wynalazcy otrzymali Nagrodę Nobla - mówi doktor Valeria Nicolosi z Oxford University, która wraz z profesorem Jonathanem Colemanem z Trinity College kierowała zespołem badawczym. W rzeczywistości setki innych materiałów składają się z warstw i umożliwią nam stworzenie potężnych nowych technologii - dodaje. Profesor Coleman zauważa, że właściwości chemiczne i elektroniczne tych nowych materiałów powodują, że świetnie nadają się one do tworzenia nowych urządzeń elektrycznych, niezwykle wytrzymałych kompozytów, można je wykorzystać do tworzenia i przechowywania energii. Tego typu materiałów znamy w tej chwili ponad 150. Są wśród nich azotek boru, disiarczek molibdenu czy disiarczek wolframu. Wszystkie one, w zależności od składu chemicznego i ułożenia atomów, mogą mieć właściwości metaliczne, półmetaliczne czy półprzewodzące. Uczeni od dawna próbowali uzyskać z nich warstwy grubości pojedynczych atomów, jednak wszelkie proponowane metody były niezwykle drogie, praco- i czaso chłonne, a uzyskany materiał był bardzo nietrwały i nie nadawał się do większości zastosowań. Nasza metoda jest tania i wysokowydajna. W ciągu kilku godzin, mając do dyspozycji 1 miligram materiału wyjściowego możemy stworzyć miliardy nanopłacht - mówi doktor Nicolosi. Uzyskane płachty można następnie natryskiwać na różne podłoża, w tym na krzem.

Uczeni z University of Manchester wpadli na pomysł, który przybliża moment praktycznego wykorzystania grafenu do budowy komputerów. Grafen jest bardzo obiecującym materiałem, ale sprawia on spory kłopot, gdy... przewodzi elektrony zbyt dobrze. To powoduje, że dochodzi do olbrzymich wycieków prądu z grafenowych urządzeń. Co prawda specjaliści zaprezentowali już pojedyncze grafenowe tranzystory, które pracują z częstotliwością nawet do 300 GHz, ale wycieki prądu powodują, że tranzystory takie nie mogą być zbyt gęsto upakowane. Natychmiast uległyby bowiem stopieniu. Naukowcy z Manchesteru zaproponowali interesujące rozwiązanie problemu. Ich zdaniem należy stworzyć grafenową diodę tunelującą. W diodzie takiej elektrony tunelują się pomiędzy metalicznymi warstwami za pośrednictwem rozdzielającego je dielektryka. Doktor Leonid Ponomarenko, który stał na czele zespołu badawczego, mówi: Stworzyliśmy projekt nowej grafenowej elektroniki. Nasze tranzystory pracują dobrze. Myślę, że można je jeszcze udoskonalić, zminiaturyzować i przystosować do pracy z zegarami taktowanymi z częstotliwościami subterahercowymi. Nowe podejście zakłada połączenie warstw grafenu, azotkuboru i disiarczku molidenu. Tranzystory układa się warstwa po warstwie. Profesor Geim, jeden z wynalazców grafenu, mówi, że projekt takiego tranzystora to bardzo ważne wydarzenie, ale jeszcze ważniejsze jest prawdopodobnie wykazanie, iż można w skali atomowej układać warstwy. Drugi wynalazca grafenu, profesor Novoselov dodaje, iż tranzystor tunelowy to jeden z niewyczerpanej gamy urządzeń, które mogą powstać za pomocą układania warstwami.