Vyrobili prvý funkčný polovodič z materiálu novej generácie. Máme na dosah supervýkonné čipy budúcnosti
V článku boli použité aj materiály TASR.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneVedcom sa podarilo vytvoriť prvý funkčný grafénový polovodič, ktorý môže v budúcnosti vydláždiť cestu pre výrazne rýchlejšie čipy a kvantové počítače, uvádza nová štúdia. TASR informuje podľa správy servera Live Science. Na výrobu tranzistorov sa používajú materiály zvané polovodiče, ktoré za istých podmienok dokážu meniť svoje vlastnosti z izolantov na vodiče a naopak. Pri správnej teplote a dodaní istého množstva energie umožňujú vedenie elektrónov.
Prepíše, ako vnímame čipy
Väčšina dnešných elektronických čipov využíva tranzistory vyrobené z kremíka, no tento materiál sa dostáva na hranicu svojich možností, uvádza Walt de Heer z Georgijského inštitútu technológie, hlavný autor štúdie zverejnenej minulý týždeň v časopise Nature. Limity, na ktoré kremík naráža, je maximálna rýchlosť prepínania medzi zapnutým (vodivým) a vypnutým (nevodivým) stavom tranzistoru, množstvo tepla vznikajúce elektrickým odporom a najmenšia možná veľkosť tranzistorov.

Má zázračnú vlastnosť, 15 rokov si ju nikto nevšimol
V roku 2018 fyzici z MIT zistili, že grafén, respektíve grafénové listy v závislosti od ich nastavenia môžu vytvárať buď supravodivý materiál alebo izolant, ktorý úplne blokuje tok elektrónov. To najnovšie podmienilo prepojenie dvoch doposiaľ na seba nezávislých oblastí – kvázikryštálov a twistroniky.
Ako sme ťa informovali prostredníctvom samostatného článku, kvázikryštály sú pevné látky, ktorých atómy a molekuly nemajú pravidelné usporiadanie ako bežné kryštály, ale súčasne ani nie sú rozmiestnené náhodne ako pri amorfných látkach. Je v nich teda možné nájsť určitú symetriu, napríklad rotačnú, pričom sa u nich môžu vyskytovať prvky symetrie, aké by sa v bežných periodických štruktúrach nemohli vyskytnúť. Najnovší výskum ale odhalil niečo, čo môže prepísať, ako tieto materiály vnímame.
Vedci na tvorbu nového materiálu použili tzv. epitaxiálny grafén. Tento typ grafénu má atómy uhlíka usporiadané do šesťuholníkovej mriežky, jediná vrstva atómov uhlíka sa potom chemicky spojí s atómami karbidu kremíka a spoločne vytvoria materiál s desaťnásobne vyššou mobilitou elektrónov ako čistý kremík.
Vyššia mobilita elektrónov znamená, že materiál pri vedení elektrického prúdu kladie elektrónom menší odpor, čo znamená menšie zahrievanie sa materiálu, a tým aj menšie straty energie. Takýto materiál je preto schopný fungovať pri vyšších, rádovo teraherzových frekvenciách, ktoré desaťnásobne prevyšujú v súčasnosti používané tranzistory vyrábané z kremíka, dodáva štúdia.
Doteraz sme ho nikdy nepoužili ako polovodič
Grafén však napriek svojim výhodným vlastnostiam v minulosti nikdy nebol využitý ako polovodič. Nemá totiž žiadne tzv. zakázané pásmo – čo je energetický rozdiel medzi valenčným a vodivostným pásmom tuhej látky, inými slovami to predstavuje minimálne množstvo energie potrebné na to, aby sa z izolantu stal vodič. Práve zakázané pásmo umožňuje, že sa tranzistor zapína a vypína a striedavo vedie a nevedie prúd. Grafén preto bolo potrebné upraviť, aby zakázané pásmo získal. V minulosti však tieto úpravy zhoršovali jeho ostatné vlastnosti.
Grafén vyrobíme z takmer akéhoľkovek odpadu
Vedcom z Rice University sa podarilo pred pár rokmi vytvoriť nový technologický postup, vďaka ktorému dokážu z takmer akéhokoľvek odpadu na báze uhlíka vytvoriť grafén, ktorý sa dá opätovne využiť v priemysle. Týmto spôsobom by sa mohlo vo výraznej miere znížiť množstvo produkovaného odpadu, ktorý je problém skladovať. Viac informácií nájdeš v samostatnom článku.

Vedcom sa zhoršovaniu vlastností podarilo zabrániť pomocou špeciálnych pecí a cyklov zohrievania a ochladzovania pri tepelnom spracovaní materiálu. Atómy uhlíka po spojení s kremíkom „dotujú“ systém elektrónmi a spoločne vytvárajú polovodič so zakázaným pásmom.
Je to „ľahko uskutočniteľný“ prechod, hovorí expert
Prechod z výroby čisto kremíkových polovodičov na kremíkovo-grafénové polovodiče je podľa de Heera pomerne ľahko uskutočniteľný a otvára dvere k výrobe kvantových počítačov.
„Elektróny v graféne majú, podobne ako svetlo, vlastnosti podobné vlnám z kvantovej mechaniky, ktoré možno využiť najmä pri extrémne nízkych teplotách,“ uvádza de Heer. Schopnosť materiálov viesť elektrinu a klásť pritom prechodu elektrónov nemerateľne malý odpor sa nazýva supravodivosť. Nevýhodou však je, že na vytvorenie supravodivosti sú v súčasnosti potrebné extrémne podmienky s teplotou blížiacou sa absolútnej nule.
De Heer dodáva, že grafénové polovodiče ešte len musia dokázať, že sú skutočne lepšie ako supravodivosť aktuálne využívaná v najpokročilejších kvantových počítačoch. A práve to chcú vedci zistiť v rámci ďalšieho výskumu.
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

Rádioaktívny odpad z Černobyľa sa po desaťročiach presúva inam. Toto tam však nesmie skončiť

Európa hlási zlom v boji s emisiami. CO₂ začala ukladať 1,8 km pod morské dno

Závod nemeckej značky u nás skončí po viac než 25 rokoch. Je jediný svojho druhu na svete

Svätý grál energetiky chcú získať pre seba. Čína ukázala fúzny reaktor novej generácie

Čínska stíhačka budúcnosti dostane laserovú zbraň, o ktorú sa USA pokúšali roky. Odhalili detaily
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Európa sa masívne pripravuje na hrozbu, štáty spúšťajú krízové plány. Fico varuje: „Situácia nikdy nebola taká vážna“
PREMIUMRobo Pukač: Dostal som sa do fázy, kedy milujem to zlé, lebo viem, že mi to robí dobre

EXKLUZÍVNE: Poslanci o mimoparlamentných hráčoch. Republika láka koalíciu, Glück neodmieta ani Kollára

Hrozí Európe otvorený vojenský konflikt? Spojenci hlásia 100 hybridných útokov z Moskvy, NATO vydalo dôležité stanovisko

EÚ chystá tvrdší bič na vodičov: Za zanedbaný detail na aute ti na STK ostanú ti oči pre plač a auto neprejde
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Na Netflix práve dorazil jeden z najväčších akčných filmov 2025. Má však jeden háčik
- Po 10 rokoch sa vrátili a trafili ropu. OMV potvrdilo nález nového ložiska s obrovskými zásobami
- Zostáva už len týždeň. Najúspešnejší film Marvelu sa vracia na Slovensko, niečo však divákov sklame
- Nový akčný film valcuje internet. Porazil Star Wars aj veľký hit Netflixu
- 4 roky čakania sa skončili. Akčný hit sa ukazuje vo finálnom videu, dorazí o pár dní
-
- Nový akčný film valcuje internet. Porazil Star Wars aj veľký hit Netflixu
- Po 10 rokoch sa vrátili a trafili ropu. OMV potvrdilo nález nového ložiska s obrovskými zásobami
- 4 roky čakania sa skončili. Akčný hit sa ukazuje vo finálnom videu, dorazí o pár dní
- Zostáva už len týždeň. Najúspešnejší film Marvelu sa vracia na Slovensko, niečo však divákov sklame
- BYD stlačilo cenu na minimum: Obľúbené SUV prešlo modernizáciou, štartuje na 10 000 €
-
- Veľmoc hlási masívny nález uránu. 110 miliónov ton rudy môže urýchliť jej veľké jadrové plány
- Po 10 rokoch sa vrátili a trafili ropu. OMV potvrdilo nález nového ložiska s obrovskými zásobami
- Plyn prehral vo všetkých troch prepočtoch. Najlacnejšie kúrenie na Slovensku však má veľký háčik
- Nový akčný film valcuje internet. Porazil Star Wars aj veľký hit Netflixu
- Náš sused predstavil dron novej generácie. Na cieľ zaútočí rýchlosťou až 450 km/h
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

Európa sa masívne pripravuje na hrozbu, štáty spúšťajú krízové plány. Fico varuje: „Situácia nikdy nebola taká vážna“
PREMIUMRobo Pukač: Dostal som sa do fázy, kedy milujem to zlé, lebo viem, že mi to robí dobre

EXKLUZÍVNE: Poslanci o mimoparlamentných hráčoch. Republika láka koalíciu, Glück neodmieta ani Kollára

Hrozí Európe otvorený vojenský konflikt? Spojenci hlásia 100 hybridných útokov z Moskvy, NATO vydalo dôležité stanovisko

