Forscher haben erfolgreich Kohle in hochreine Materialien umgewandelt, die in modernen elektronischen Geräten eingesetzt werden können. Dieser Durchbruch stellt nicht nur eine bedeutende Veränderung in den wirtschaftlichen und technologischen Anwendungen von Kohle dar, sondern präsentiert auch eine potenzielle Lösung für ihre negative Umweltauswirkung.
Die University of Illinois Urbana-Champaign hat in Zusammenarbeit mit dem National Energy Technology Laboratory, dem Oak Ridge National Laboratory und der Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) herausgefunden, dass Kohle eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Elektronikgeräten der nächsten Generation spielen kann. Durch die Verarbeitung von Kohle zu hochreinen Materialien, die nur wenige Atome dick sind, ist es möglich, einige der kleinsten und effizientesten Elektronikgeräte mit überlegener Leistung zu schaffen.
Der Prozess beinhaltet die Umwandlung von Kohle in nanoskalige Kohlenstoffdisks, bekannt als „Kohlenstoffpunkte“. Diese Kohlenstoffpunkte können dann verbunden werden, um atomar dünne Membranen zu bilden, die in zweidimensionalen Transistoren und Memristoren, beides entscheidende Komponenten fortschrittlicher Elektronik, verwendet werden. Die Ergebnisse dieser Forschung wurden in der Zeitschrift Communications Engineering veröffentlicht.
Während die Entwicklung von kleineren, schnelleren und effizienteren Elektronikgeräten weiterhin voranschreitet, stellt die Verwendung von Materialien, die nur ein oder zwei Atome dick sind, das ultimative Ziel dar. Durch die Verwendung atomar dünner Kohlenstoffschichten, die aus Kohle gewonnen werden, haben Forscher eine vielversprechende Lösung identifiziert. Diese Kohleschichten wirken als wirksame Isolatoren und können mit Halbmetallen wie Graphen oder Halbleitern wie Molybdändisulfid kombiniert werden, um schnellere Betriebsgeschwindigkeiten und einen geringeren Energieverbrauch zu erreichen.
Die aus Kohle gewonnenen Kohlenstoffschichten haben gegenüber anderen atomar dünnen Materialien deutliche Vorteile, da sie die Grenzen zwischen verschiedenen kristallinen Regionen, die zu Energieverlust führen, nicht aufweisen. Darüber hinaus besitzen sie atomargroße Ringe, die leitende Filamente in Memristoren einschließen, was zu einer verbesserten Datenspeicherungsdichte und Zuverlässigkeit führt.
Obwohl Prototypen entwickelt wurden, besteht der nächste Schritt darin, die Skalierbarkeit der Herstellung dieser zweidimensionalen Geräte in großem Maßstab nachzuweisen. Die Halbleiterindustrie, verkörpert durch das Interesse von Kooperationspartnern wie TSMC, erkennt das Potenzial dieser Geräte und erwartet weitere Fortschritte.
Zusammenfassend bietet die Verwendung von Kohle zur Herstellung von High-Tech-Materialien für Elektronik der nächsten Generation einen vielversprechenden Ansatz für die wirtschaftliche Neuerfindung von Kohle und gleichzeitige Lösung von Umweltbedenken. Durch die Wiederverwendung dieser reichlich vorhandenen Ressource kann Kohle eine bedeutende Rolle bei der Weiterentwicklung der Elektronikindustrie in Richtung kleinerer, schnellerer und energieeffizienterer Geräte spielen.
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