نسترن صائبی- محققان موفق به طراحي و ساخت كوچك‌ترين ترانزيستور جهان با كمك يك اتم باريك و 10 اتم پهن‌تر شده‌اند. اين محققان در ساخت اين ترانزيستور از ماده‌اي استفاده كرده‌اندكه مي‌تواندجايگزين بسيار مناسبي براي ماده سيليكون باشد.
ترانزيستور مورد بحث اساسا يك سوييچ روشن و خاموش است كه با استفاده از گرافين ساخته شده است. گرافين ماده‌اي دوبعدي است كه چهار سال پيش كشف شده است. گرافين در واقع يك لايه از ماده گرافيت است كه در مداد‌هاي معمولي يافت مي‌شود. اين ترانزيستور يكي از قطعات اصلي ریز‌تراشه‌ها بوده و از اجزاي مهم وسايل الكترونيكي به شمار مي‌آيد.
دكتر كاستيا نووسلف (Kostya Novoselov) و پروفسور آندره گيم (Andre Geim) از دانشگاه فيزيك و نجوم منچستر، مديريت اين پروژه را برعهده دارند و روي ماده گرافين و كاربرد آن در وسايل الكترونيكي تحقيق مي‌كنند.
گرافين جايگزين سيليكون
گرافين يك ماده فوق‌العاده به حساب مي‌آيد، زيراكاربرد‌هاي بسياري مي‌تواند در صنعت توليد وسايل الكترونيكي داشته باشد.
گرافين يك مولكول مسطح است كه ضخامتي معادل يك اتم دارد و از دو حيث قابل توجه است، زيرا هم بسيار پايدار است و هم بسيار مقاوم.
محققان علاوه بر استفاده از اين ماده در ترانزيستور‌ها، در انديشه به كاربردن اين ماده در فناوري نمايشگرها هستند زيرا ماده‌اي بسيار شفاف است.
دانشمندان دانشگاه منچستر با تحقيقاتي كه انجام داده‌اند پي برده‌اند كه گرافين را مي‌توانند در مدار‌هاي الكترونيكي بسيار ریز‌ به كار ببرند كه در اين صورت مي‌توان ترانزيستور‌هايي طراحي كرد كه اندازه آنها بزرگ‌تر از يك مولكول نيست.
دكتر نووسلوف مي‌گويد كه گرافين در مقايسه با سيليكون مزيت‌هاي بسياري دارد، زيرا اين ماده جريان الكتريسيته را سريع‌تر و بهتر از سيليكون هدايت مي‌كند.
وي مي‌افزايد: اين ترانزيستور‌‌ها، همان چيزي هستند كه دنياي وسايل الكترونيكي مدرن امروزي به آن احتياج دارد و حتي در محيط و در شرايط دمايي اتاق‌ها قابل استفاه‌اند.
دكتر نووسلوف معتقد است كه گرافين يكي از «هادي‌هاي بسيار جالب» است كه كاربرد‌هاي بسياري درصنعت تراشه‌ها دارد و بسيار بهتر از ماده سيليكون بوده و به خاطر ابعاد كوچكي كه دارد قابل مقايسه با بقيه مواردي است كه هم‌اكنون در صنايع به كار مي‌روند.
وي مي‌افزايد: ما اميدواريم كه بتوانيم تحرك الكترون را به 10 برابر افزايش دهيم.
به طور كلي مي‌توان گفت كه گرافين اينك طرفداران پروپاقرصي در ميان محققان نيم‌هادي‌ها پيدا كرده است و اين استقبال به خاطر قابليت بسيار خوبي است كه در هدايت جريان الكتريسیته دارد.
علاوه بر اين برخلاف ترانزيستور‌هاي سيليكوني، ترانزيستور‌هاي گرافيني قابليت بيش‌تري براي كوچك كردن اندازه و ابعاد دارند.
جريان الكتريسيته نشتي
دنياي تجاري نيمه هادي‌هاي جهان در حال حاضر بر پاشنه شن وماسه مي‌چرخد و در اين صورت ديگر در صنعت ترانزيستور‌ها، ويفر‌هاي حجيم سيليكوني كاربرد نخواهند داشت.
از طرف ديگر شركت‌هايي نظير اينتل خط‌مشي‌هايي را جهت كاهش اندازه مدار‌ها روي ويفرسيليكون اتخاذ كرده‌اند. چنانچه تاكنون توانسته‌اند اندازه آنها را به 10 نانومتر - كه 10 هزار برابر كوچك‌تر از ضخامت يك تار مو است – كاهش دهند.
اما بسياري از محققان معتقدند كه طراحي مدار‌هايي كه كوچك‌تر از 10 نانومتر باشند تقريبا امكان ناپذير است، زيرا اگر اندازه اين مدار‌ها از 10 نانومتر كمتر شود، ديگر جريان الكتريسيته قابل هدايت نمي‌شود و به اصطلاح جريان الكتريسيته نشت مي‌كند.
محققان تخمين زده‌اند روندي كه ويفر سيليكوني از نظر كوچك شدن اندازه طي مي‌كند تا پايان سال 2020 كاملا متوقف خواهد شد، مگر اينكه ماده ديگري را جايگزين سيليكون كنند.
دكتر نووسلوف مي‌گويد: صفحات گرافيني كه توليد مي‌شوند به اندازه‌اي بزرگ‌اند كه قابل استفاده براي ساخت ويفر‌ها نيستند و همين امر بزرگ‌ترين مانع براي به‌كار گرفتن گرافين در تراشه‌ها است.
وي مي‌افزايد: مي‌توانيم اندازه اين ويفر‌هاي گرافيني را تا 20 نانومتر كاهش دهيم اما پس از اين مرحله، ديگر كوچك كردن ميسر نخواهد بود چون مشكلات ديگري پيش مي‌آيد.
دكتر نووسلوف مي‌گويد: با توجه به اينكه بسياري از محققان در حال بررسي و تحقيق روي ويفرهاي بزرگ گرافيني هستند، من واقعا معتقدم كه ما بالاخره فناوري را جهت كوچك كردن اندازه اين ويفرها كشف خواهيم كرد و در اين صورت گرافين كاملا جايگزين سيليكون خواهد شد.
وي مي‌افزايد: در حال حاضر ما از تمامي روش‌ها و مراحلي كه در صنعت سيليكون به كار گرفته شده بود استفاده مي‌كنيم و چنين مي‌انديشيم كه صنعت گرافين نيز همان فرآيندها را طي خواهد كرد ولي گمان مي‌كنيم كه تا رسيدن به هدف‌مان ده سال فاصله داريم.
مدت زمان كوتاه‌تر
در فاصله زماني كمتري، گرافين توانست در نمايشگرهاي LCD جايگزين موادي شود كه جهت شفافيت محصول به كار مي‌رفتند.
در صفحه نمايش‌هاي كامپيوتر از مواد هادي شفاف خوبي استفاده مي‌شود، اما مواد كنوني جهت اين كار اصلا مقرون به صرفه‌ نبوده و توليد آنها بسيار دشوار است. در حالي كه گرافين به خاطر ضخامت كمي كه دارد – تنها به اندازه يك اتم – خاصيت شفافيت بيش‌تري خواهد داشت و از طرفي هادي بسيار خوبي نيز به شمار مي‌آيد.
دكتر نووسلوف مي‌گويد: ما قصد داريم كه اين ماده را به عنوان يك ماده شفاف در صنعت نمايشگرها به كار بريم.
گفتني است اين ماده شگفت‌انگيز حتي در سلول‌هاي خورشيدي، روكش پنجره‌هاي شفاف و فناوري‌هاي حساس نيز كاربرد دارد.