Nie jest to bynajmniej jakieś poboczne osiągnięcie. Inżynierowie odpowiedzialni za opracowanie grafenowego półprzewodnika wskazują, że to może być prawdziwy przełom. W swoim artykule nawet przyznają, że osiągnięcie to można porównać do pierwszego lotu wykonanego przez braci Wright. W artykule opublikowanym na łamach periodyku naukowego Nature naukowcy wskazują, że grafenowe półprzewodniki mogą być wykorzystywane do wykonywania obliczeń kwantowych. Jest to jednak tylko jedna z licznych ścieżek, jakimi może podążyć wykorzystanie tej technologii. W rzeczywistości półprzewodniki tego typu mogą mieć szerokie zastosowanie, od sektora kosmicznego, przez materiałoznawstwo, po zaawansowaną technologię medyczną.
Czym jest grafen? Mówiąc najprościej, jest to zbudowana z atomów węgla dwuwymiarowa struktura przypominająca sposobem ułożenia atomów plaster miodu. Dwuwymiarowość grafenu oznacza, że sześciokątna siatka struktura ma grubość dokładnie jednego atomu. Tak unikalna forma węgla charakteryzuje się wysoką wytrzymałością, niezrównaną wręcz elastycznością oraz wysokim stopniem przewodnictwa elektrycznego.
Czytaj także: Sztuczna inteligencja pomogła stworzyć cztery nowe materiały. Do czego posłużą?
Skoro mowa już o przewodnictwie elektrycznym, to półprzewodniki z definicji są materiałami, które wykazują przewodnictwo w ściśle określonych warunkach. Nic zatem dziwnego, że powszechnie stosowane są one w przemyśle elektronicznym. W tym kontekście naukowcy zwracają uwagę na fakt, że półprzewodniki grafenowe mogą stać się alternatywą dla półprzewodników krzemowych, które już teraz zbliżają się do granic swoich możliwości. Zważając uwagę na intensywny rozwój technologii elektronicznych, zapotrzebowanie na półprzewodniki o coraz lepszych parametrach będzie jedynie rosło.
Półprzewodniki wykonane z grafenu mogą stać się nie tylko alternatywą, ale także następcą dla powszechnie wykorzystywanego w zastosowaniach elektronicznych krzemu, którego możliwości powoli się już wyczerpują.
Czytaj także: Grafen w służbie medycyny. Wielki sukces polskich naukowców
Autorzy opracowania i zarazem konstruktorzy nowego półprzewodnika wykazują ruchliwość dziesięciokrotnie wyższą od ruchliwości krzemu. W jaki sposób ją osiągnięto? W procesie produkcji naukowcy postanowili umieścić warstwę grafenu na przygotowanych wcześniej płytkach z węglika krzemu. Analizy przeprowadzone na takim materiale, tzw. grafenie epitaksjalnym wykazały, że warstwa grafenu wiąże się chemicznie z węglikiem krzemu i wykazuje półprzewodnictwo.
Jak się jednak można spodziewać, naukowcy starający się stworzyć nowego rodzaju półprzewodnik, musieli się zmierzyć z pewnymi wyzwaniami. Jednym z nich był brak tzw. przerwy energetycznej, czyli stanu, w którym w układzie nie ma elektronów o energii z określonego przedziału. Jest to jeden z problemów, który dotychczas uniemożliwiał stworzenie właściwego półprzewodnika grafenowego. Dopiero naukowcy z Georgia Tech pokonali tę przeszkodę i stworzyli funkcjonujący materiał. I to właśnie może być to osiągnięcie, które otworzy drogę do prawdziwej rewolucji.