Ένα υλικό που θα μπορούσε να αντικαταστήσει το πυρίτιο και να οδηγήσει σε ηλεκτρονικά πολύ υψηλής ταχύτητας – όπως νέων τσιπ, οθόνες αφής καθώς και συσκευές φωτονικής -, έχει για πρώτη φορά παραχθεί σε τέτοιο μέγεθος και ποιότητα, που μπορεί να κατασκευαστεί και για εμπορικές εφαρμογές. 
Από τότε που επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ ανακάλυψαν το γραφένιο το 2004, δεν έχουν σταματήσει να μελετούν τις πολλά υποσχόμενες δυνατότητες του, το οποίο αποτελείται από ένα στρώμα ατόμων άνθρακα με πάχος μόλις ενός ατόμου, και που είναι διατεταγμένα με την μορφή πλέγματος σαν κερήθρας.
Ένα συλλογικό ευρωπαϊκό ερευνητικό έργο δημιούργησε από αυτό το υλικό – γνωστό ως γραφένιο – ένα αντικείμενο στο μέγεθος ενός μικρού κέρματος. Η ποιότητά του ως ένα ηλεκτρικά αγώγιμο υλικό έχει επιβεβαιωθεί πλήρως από τους ειδικούς επιστήμονες.
Μέχρι τώρα το γραφένιο είχε παραχθεί σε πολύ μικρή κλίμακα και έτσι ήταν περιορισμένη η μέτρηση των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών του καθώς και η βιομηχανική αξιοποίησή του.
Οι ερευνητές παρουσίασαν στο περιοδικό “Nature Nanotechnology” την εργασία τους, και αναφέρουν ότι κατάφεραν να ξεπεράσουν τα προβλήματα της μαζικής ανάπτυξης του.
Το γραφένιο είναι πολύ ανθεκτικό (προέρχεται από γραφίτη) και πολύ καλός αγωγός του ηλεκτρισμού, καλύτερο από ό,τι τα άλλα υλικά ημιαγωγών, γεγονός που το καθιστά ιδανικό για την ηλεκτρονική, ενώ είναι υποψήφιο υλικό για να αντικαταστήσει τους ημιαγωγούς από πυρίτιο και αρσενικούχο γάλλιο. Σύμφωνα με το νόμο του Μουρ, η πυκνότητα των τρανζίστορ σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα διπλασιάζεται κάθε δύο χρόνια, όμως το πυρίτιο και τα άλλα υλικά των τρανζίστορ φαίνεται να έχουν αγγίξει τα όρια της σμίκρυνσής τους.
Όταν ανακαλύφθηκε το γραφένιο πριν από πέντε χρόνια στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ χρησιμοποιήθηκε μια πρωτόγονη τεχνική με την χρήση κολλητικής ταινίας, λένε οι ερευνητές.
Από τότε οι επιστήμονες είχαν αναπτύξει τεχνικές για να μεγαλώσουν το γραφένιο, όπως τα άλλα υλικά των ημιαγωγών, αλλά με μικρή επιτυχία μέχρι τώρα.
Πρόσφατα όμως ανέπτυξαν ένα ικανοποιητικό δείγμα γραφενίου με επιφάνεια 50 τετραγωνικών χιλιοστών, στο Πανεπιστήμιο Linköping της Σουηδίας, και το οποίο ήταν ένα από τα τέσσερα πανεπιστήμια που ασχολούνται με το ερευνητικό αυτό σχέδιο.
Το δείγμα αναπτύχθηκε μετά από θέρμανση καρβιδίου του πυριτίου σε αρκετά υψηλή θερμοκρασία ώστε το πυρίτιο να διαχυθεί παντού. Έτσι στη συνέχεια έμεινε με ένα στρώμα του άνθρακα που αποτελεί το γραφένιο.
Στα ερευνητικά εργαστήρια το γραφένιο μετρήθηκε για Κβαντικό Φαινόμενο Hall, με σκοπό να εξεταστεί η ελευθερία των ηλεκτρονίων και η πυκνότητα των φορέων εντός του υλικού.
Ωστόσο, οι επιστήμονες που συμμετείχαν στην ανακάλυψη του δεν πιστεύουν ότι το γραφένιο είναι έτοιμο να αντικαταστήσει πλήρως το πυρίτιο. Αντίθετα το γραφένιο θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν τμήμα μέσα στα ζωτικά τμήματα των τσιπ. Αυτή είναι μια δύσκολη διαδικασία αλλά θα μπορούσε να γίνει μέσα σε ένα χρόνο.
Το γραφένιο σήμερα είναι κατάλληλο για χρήση στην μετρολογία ως πρότυπη αντίσταση, αλλά η χρήση του ως συστατικό ηλεκτρονικών καταναλωτικών αγαθών είναι πιθανόν να αργήσει ακόμα και πέντε χρόνια.
Εξάλλου, μια άλλη αμερικανική ερευνητική ομάδα του πανεπιστημίου της Ιντιάνα παρουσίασε μια νέα χρήση του γραφένιου για την κατασκευή μιας νέας γενιάς καταλυτών στα οχήματα.
Source: Lux Research
Δείτε και τα άρθρα
1. Το γραφένιο θα χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή εύκαμπτων οθονών και κυκλωμάτων
2. Έφτιαξαν γραφένιο το λεπτότερο υλικό στον κόσμο
Leave a Comment