قدم الباحثون في جورجيا تكقريبة كبيرة باكتشاف أول نصف موصل وظيفي مصنوع من الجرافين في العالم. يترتب على هذا التطور آثار هامة على صناعة الإلكترونيات والحوسبة الكمية.
الجرافين هو شكل ثنائي الأبعاد من الكربون البلوري، يتكون من طبقة واحدة من ذرات الكربون المرتبة في نمط شبكة عسلية. على عكس النصف الموصل التقليدي، حيث تتشابك الذرات عبر روابط أيونية ضعيفة، يحتوي الجرافين على روابط توازنية قوية بين ذرات الكربون.
لسنوات، كان العلماء يعتقدون أن الجرافين لا يمكن أن يعمل كنصف موصل لأنه يفتقر إلى “فجوة الحزمة”، وهو خاصية إلكترونية حاسمة تسمح للنصف الموصل بالتشغيل والإيقاف. ومع ذلك، كشفت الأبحاث الأخيرة أن الجرافين يحتوي فعلاً على فجوة في الحزمة، مما يجعله بديلاً ممكناً للسيليكون في تطوير النصف الموصل.
قاد البروفيسور والتر دي هير وفريقه في جورجيا تك بحثًا حول المواد القائمة على الكربون كمواد نصف موصلة محتملة وبدأوا في العمل على الجرافين ثنائي الأبعاد في عام 2001. من خلال عشرة سنوات من التجارب، نجحوا في زرع الجرافين الموصل عبر وافر السيليكون على ألواح الكربيد، متحددين الروابط الكيميائية بين المادتين وإنشاء نصف موصل وظيفي.
يوفر موصل الجرافين عدة مزايا على السيليكون. فهو أكثر حركية بعشرة أضعاف، مما يعني أن الإلكترونات يمكن أن تتحرك بحد أدنى من المقاومة، مما يؤدي إلى سرعة الحوسبة. بالإضافة إلى ذلك، فهو أكثر كفاءة، حيث يولد حرارة أقل ويتيح سرعات أعلى لسفر الإلكترونات.
علاوة على ذلك، يحتوي الجرافين الموصل على خصائص كهربائية فريدة تتفوق على نصف الموصل ثنائي الأبعاد الآخر، مما يجعله مثاليًا للنانو الإلكترونيات. تطبيقاته المحتملة في الحوسبة الكمية واعدة بشكل خاص، حيث يمكن أن يحدث ثورة في هذا المجال بفضل خصائصه الاستثنائية.
يشبه هذا الاختراق التقدم من المصابيح الكهربائية إلى السيليكون في صناعة النصف الموصل. تتصور العلماء مستقبلًا حيث يمكن أن تكون لنصف الموصلات الجرافينية تأثيرًا تحوليًا على الإلكترونيات والحوسبة الكمية، مما يوفر قدرة معالجة غير مسبوقة.
تمامًا كما غيرت رحلة الإخوة رايت العالم، فإن تطوير نصف الموصل الجرافيني الوظيفي لديه القدرة على تغيير المشهد التقني كما نعرفه. لن يكون هناك شك في أن البحث والابتكارات المستقبلية في هذا المجال ستدفع بلا شك تقنيات جديدة وتفتح عصرًا جديدًا للحوسبة.
The source of the article is from the blog tvbzorg.com