Grafenowa elektronika przyszłości

fot. Nature Nanotechnology

Grafen, atomowej grubości płaszczyzny utworzone z węgla, w pewnych warunkach mogą wymuszać sposób poruszania się elektronów, podobnie jak światłowody ukierunkowują ruch fotonów. Według autorów odkrycia, w przyszłości zjawisko to można będzie wykorzystać do tworzenia programowalnych w czasie rzeczywistym ścieżek elektronicznych - informuje "Nature Nanotechnology". 

Od dnia okrycia grafenu, czyli atomowej grubości płatków utworzonych z węgla, naukowcy przewidywali ogromny wpływ, jaki materiał ten będzie miał na otaczającą nas rzeczywistość, w tym przede wszystkim nowoczesną elektronikę.

Prace badawcze prowadzone przez naukowców z Harvard University (USA) zaowocowały opracowaniem nowego układu, za pomocą którego można kierować elektronami poruszającymi się po powierzchni grafenu, w sposób niemal identyczny, jak fotony przemierzają światłowód.

Skrawek grafenu, który w najprostszy sposób można uzyskać poprzez gwałtowne oderwanie taśmy klejącej od powierzchni grafitu, wzbogacono o wytworzone na nim tzw. bramki elektroniczne. Gdy do bramki przyłożono różne napięcia, zaobserwowano zmiany w sposobie zachowania się elektronów przemieszczających się przez grafen, zależne od wielkości przyłożonego napięcia.

Bramkę uzyskano, poprzez wytworzenie złącza typu p-n na powierzchni grafenu, gdzie półprzewodnik typu n (w nim poruszają się elektrony) otoczony był z dwóch stron półprzewodnikiem typu p (o poruszających się "dziurach"). W ten sposób wygenerowano kanał, gdzie elektrony poddawane były prawom fizycznym bliskim optyce, w szczególności zaobserwowano zachowanie elektronów odpowiadające w optyce przebiegowi promienia świetlnego w materiale o ujemnym współczynniku załamania światła. 

Złącza p-n są podstawowymi komponentami okablowania większości półprzewodnikowych urządzeń elektronicznych, w tym tranzystorów, ogniw słonecznych i diod LED.

Według naukowców, odkryte zjawisko choć na razie nie ma większego znaczenia praktycznego, potwierdza wcześniej dokonane obliczenia teoretyczne. Uzyskane eksperymentalnie wyniki, stanowią podstawę dla przyszłej elektroniki adaptowalnej opartej o grafen, gdzie wirtualne ścieżki przewodzące będą czasowo elektrycznie wyznaczane na powierzchni układu elektronicznego. Takie podzespoły elektroniczne mogą - w założeniach teoretycznych - być programowane niczym komputer do określonej funkcji, po czym mogą być resetowane i gotowe do ponownego użycia w zupełnie innym celu.

PAP