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.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom oknePo 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

Nemecko spojilo sily s americkým gigantom. Chcú posunúť jadrovú fúziu

Nepočuli motor ani žiadny zvuk. Čierny trojuholník s rýchlosťou 2 900 km/h zaskočil celý svet

Európe hrozí návrat mrazov, ktoré si nevieme predstaviť. Vedci odhalili znepokojivé varovanie

S Mesiacom sa deje niečo čudné. Vedci odhalili jav, ktorá môže ohroziť ľudí

Sovietsky rýchlovlak predbehol dobu o 30 rokov. Bol lacnejší než diaľnice a lepší než lietadlo
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

VOĽBY ONLINE: Výsledky sú oficiálne. Najtesnejší súboj o post župana bol v Košickom kraji

Župani si strážia kreslá. Mazurekov náskok sa rozplynul, najväčšia dráma bola v Košickom kraji

Polaček priznal porážku. Lörinc má v Košiciach výrazný náskok a očakáva víťazstvo

Bol to najtesnejší súboj o župu: Rastislav Trnka vyhral a zostáva na čele Košického kraja

Slováci by mali mať na účte až 8 553 eur, no každý piaty nemá ani euro: Zachráň sa v 3 krokoch (ODBORNÍČKA)
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Európania podľahli novému elektromobilu. Objednalo si ho už 50 000 ľudí, výroba nestíha
- Na Slovensko prichádza najdrahší film roka. Veľkolepá fantasy ukáže známy príbeh (VIDEO)
- 10 000 objednávok za 19 hodín. Elektromobil od Volkswagenu za 10-tisíc eur je absolútny hit
- Netflix práve pridal novú sériu svetového hitu. Všetky časti sú online aj s dabingom
- Čakáme naň 7 mesiacov. Kultový film je konečne dostupný online
-
- Na Slovensko prichádza najdrahší film roka. Veľkolepá fantasy ukáže známy príbeh (VIDEO)
- Európania podľahli novému elektromobilu. Objednalo si ho už 50 000 ľudí, výroba nestíha
- Netflix práve pridal novú sériu svetového hitu. Všetky časti sú online aj s dabingom
- Definitívny obrat? Známy ropný gigant na svojich čerpačkách prestáva predávať benzín a naftu
- Nové sci-fi sa ukázalo v plnej paráde. Ukazuje nočnú moru astronautov
-
- Na Slovensko prichádza najdrahší film roka. Veľkolepá fantasy ukáže známy príbeh (VIDEO)
- Európania podľahli novému elektromobilu. Objednalo si ho už 50 000 ľudí, výroba nestíha
- Automobilky oklamali svet a budú platiť. Obľúbený pohon zlyhal na celej čiare, produkuje veľké emisie
- Brusel pritvrdzuje: Vodiči dostali novú povinnosť. Nevyhnú sa jej ani staršie autá
- 4 roky čakania sa skončili. Akčný hit konečne dorazil online aj s dabingom
Volkswagen prepustí až 100-tisíc ľudí. Z Nemecka napriek tomu zazneli prekvapivé slová
Európa čakala veľký solárny prepad. Zatmenie ukázalo, prečo veľké číslo pre Slovensko neplatilo
Výrobcom počítačov a mobilov končí obľúbený trik. EÚ prísne skoncuje s falošnou ekológiou
Má stáť zelená energia 120 eur za MWh? ÚRSO označil zelenú energiu za drahý omyl, pravda je iná
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

VOĽBY ONLINE: Výsledky sú oficiálne. Najtesnejší súboj o post župana bol v Košickom kraji

Župani si strážia kreslá. Mazurekov náskok sa rozplynul, najväčšia dráma bola v Košickom kraji

Polaček priznal porážku. Lörinc má v Košiciach výrazný náskok a očakáva víťazstvo

Bol to najtesnejší súboj o župu: Rastislav Trnka vyhral a zostáva na čele Košického kraja

