Prelom storočia z Česka? Nový 2D materiál má potenciál nahradiť kremík v elektronike
Kremík je v súčasnosti jedným z najdôležitejších prvkov. Vzhľadom na to, že je základným materiálom na výrobu polovodičov, nájdeme ho v akejkoľvek elektronike, na akú si len spomenieš.
Po dlhých desaťročiach používania však tento prvok dosiahol svoje limity. Českí vedci teraz prišli s novým prvkom, ktorý by ho mal aspoň čiastočne nahradiť. Na tému upozornila Akadémia vied Českej republiky na svojom webe.
Vlastnosti 2D materiálov nie sú dostatočne preskúmané
Elektronika prechádza neustálym procesom miniaturizácie. Jej základné časti ale kvôli fyzikálnym vlastnostiam kremíku nemôžu byť už omnoho menšie. Aj z toho dôvodu sa vedci z celého sveta uchyľujú k čoraz častejšiemu využívaniu pokročilých 2D materiálov.
Nedávno dokonca tím chemických inžinierov z MIT vyvinul nový materiál, ktorý je pevnejší ako oceľ, no ľahký ako plast. Podarilo sa im to dosiahnuť práve za pomoci vývoja novej metódy polymerizácie, ktorá umožňuje polymérom vytvárať 2D listy a zároveň zachovať obrovskú pevnosť. Viac nájdeš v samostatnom článku.
Ako českí vedci uvádzajú v tlačovej správe, štruktúra dvojrozmerných materiálov pripomína pravidelnú sieť s hrúbkou iba jedného jediného atómu. Vo vede o materiáloch sa termín 2D materiál, alebo jednovrstvový materiál vzťahuje na kryštalické pevné látky pozostávajúce z jednej vrstvy atómov.
Hoci sa predpokladá, že existujú desiatky až stovky stabilných jednovrstvových materiálov, ich vlastnosti nie sú dostatočne preskúmané. Prvý a najznámejší z nich je grafén, ktorý bol objavený iba pred 15 rokmi. Mimochodom, grafén bol objavený veľmi kurióznym spôsobom pomocou lepiacej pásky a jeho objavitelia si v roku 2010 za túto prácu vyslúžili Nobelovu cenu za fyziku.
„Existuje ich celá rodina. Okrem grafénu, čo je polokov, sem patria aj izolanty, polovodiče, supravodiče, alebo magnety“ objasňuje Martin Kalbáč z Ústavu fyzikálnej chémie J. Heyrovského AV ČR.
Kalbač sa pri svojej práci so svojimi kolegami zameral na jodid chromitý (CrI3), ktorého štruktúru tvorí jediná vrstva atómov chrómu a jódu hrubá iba približne jeden nanometer.
V rámci výskumu špecialisti z Česka podrobili takýto kryštál vysokému tlaku, 20 GPa a viac, pričom prostredníctvom spektrometra sledovali zmeny magnetického stavu. Ich práca je publikovaná v žurnále Physical Review B.
Pozoruhodné zistenia
Cieľom experimentu bolo poodhaliť, ako sa tento 2D materiál bude správať v rôznych tlakových a teplotných podmienkach. Zrejme aj na ich prekvapenie však objavili úplne nové a nečakané vlastnosti.
Ukázalo sa totiž, že pri tlaku 22 GPa materiál prechádza spontánnou magnetizáciou, kedy sa spiny všetkých elektrónov zorientujú do jedného smeru a materiál sa správa ako feromagnet.
Pri tlaku nad 30 Gpa však tento jedinečný materiál začal vykazovať vlastnosti antiferomagnetu. Všetky spiny sa teda usporiadali protichodne a materiál nevykazoval žiadny vonkajší magnetizamus.
Ešte zaujímavejšie však bolo jeho správanie pri pôsobení nízkych teplôt. Medzi 22 až 30 GPa sa totiž jodid chromitý začal správať ako spinové sklo.
„Spiny elektrónov tu môžu zaujať mnoho rôznych usporiadaní, nie sú periodicky usporiadané ako v bežných magnetoch,“ objasňuje Jana Kalbáčová Vejpravová z Karlovej univerzity.
V ľudskej reči to znamená zhruba toľko, že tieto vlastnosti môžu byť obzvlášť užitočné pri výrobe pamätí a iných záznamových zariadení. Na magnetické disky sa totiž dáta ukladajú tým spôsobom, že pri zázname sa vytvorí stabilná orientácie jedného pólu. Tá potom určuje binárnu informáciu (0 a 1), ktorú je následne možné prečítať.
Jodid chromitý, ale i iné podobné 2D materiály, by však mohli v budúcnosti poskytnúť elektronike jednu obrovskú výhodu. Tou je odolnosť voči vonkajšiemu rušeniu a šumom. Vzhľadom na to, že takéto 2D materiálu majú šírku iba jedného atómu, predstavujú cestu k zvyšovaniu kapacity a zmenšovaniu veľkosti – súčiastky majú viac priestoru pre záznam.
Ako však priznávajú vedci, elektronika sa síce svojej závislosti na kremíku tak skoro nezbaví, avšak vhodným kombinovaním kremíku a 2D materiálov môžu uzrieť svetlo sveta nové zariadenia, ktoré budú mať omnoho lepšie vlastnosti ako tie, ktoré sú postavené výhradne báze kremíku.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú
Európa sa vráti 20 000 rokov späť v čase, katastrofu už nemožno zastaviť
Tisíce galaxií letia na to isté miesto. Vedci našli záhadný vesmírny „magnet“
Zabudni na uhlie a plyn. Spúšťajú revolučnú elektráreň, ktorú poháňa prekvapivé palivo
Slováci hltajú desaťtisíce mikroplastov, ani o tom nevedia. Môže za to prekvapivá „potravina“
Kvantová náhoda je tu. Počítač prvýkrát v histórii vytvoril neprelomiteľné číslo
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Deň D pre Mikuláša Černáka: Súd odročil rozhodovanie o jeho prepustení (VIDEO)
Študovaný odborník vyvracia mýty: 5 chýb pri prerušovanom pôste, ktoré ti zničia výsledky
Vláda vyhlásila mimoriadnu situáciu. Platí pre 49 okresov
Vlaky meškajú viac ako 100 minút: Nehoda na železničnej trati skončila tragicky
Hollywood prišiel o legendu. Zomrela hviezda Top Gunu a Batmana vo veku 65 rokov
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Štát všetkých zaskočil: Tisíce Slovákov nepotrebujú PZP (PREHĽAD)
- Žiadna pokuta, rovno ti zoberú vodičák. Tieto činnosti za volantom nikdy nerob (PREHĽAD)
- Najočakávanejší seriál roka aj kultové sci-fi. TOP 11 noviniek na Netflixe a ďalších v apríli
- Slovenský konkurent Netflixu rozdáva predplatné zadarmo, má len jednu podmienku
- Tisíce galaxií letia na to isté miesto. Vedci našli záhadný vesmírny „magnet“
-
- Štát všetkých zaskočil: Tisíce Slovákov nepotrebujú PZP (PREHĽAD)
- Žiadna pokuta, rovno ti zoberú vodičák. Tieto činnosti za volantom nikdy nerob (PREHĽAD)
- Pokorili hranice vedy. Nový motor nepotrebuje žiadne palivo, využíva nepochopenú vlastnosť fyziky
- Najočakávanejší seriál roka aj kultové sci-fi. TOP 11 noviniek na Netflixe a ďalších v apríli
- Slovenský konkurent Netflixu rozdáva predplatné zadarmo, má len jednu podmienku
-
- Štát všetkých zaskočil: Tisíce Slovákov nepotrebujú PZP (PREHĽAD)
- Pokorili hranice vedy. Nový motor nepotrebuje žiadne palivo, využíva nepochopenú vlastnosť fyziky
- Žiadna pokuta, rovno ti zoberú vodičák. Tieto činnosti za volantom nikdy nerob (PREHĽAD)
- Vedci prelomili hranice fyziky. Energia, na ktorú čaká celý svet, bude čoskoro konečne realitou
- Čína dostala tvrdý odkaz. Ostrov v Ázii predstavil zbraň proti invázii za 24 miliárd dolárov
Záhadné drony v Lombardii. Taliansko preveruje podozrenie na vojenskú špionáž
Čína obkľučuje Taiwan. Vojenské manévre naberajú na sile a Západ sa prizerá
Nové pravidlá pre cestovanie do Británie. Bez registrácie sa cez hranice nedostaneš
Európa si pred zimou vydýchne. Nórsko zvýši letný export plynu
Klimatická zmena mení správanie Slovákov. Viac šetria a investujú do úspor
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Deň D pre Mikuláša Černáka: Súd odročil rozhodovanie o jeho prepustení (VIDEO)
Študovaný odborník vyvracia mýty: 5 chýb pri prerušovanom pôste, ktoré ti zničia výsledky
Vláda vyhlásila mimoriadnu situáciu. Platí pre 49 okresov
Vlaky meškajú viac ako 100 minút: Nehoda na železničnej trati skončila tragicky
Hollywood prišiel o legendu. Zomrela hviezda Top Gunu a Batmana vo veku 65 rokov
Copyright© 2025 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené