Μετά το γραφένιο, ο ξάδελφός του το πυριτένιο

Διεθνής ομάδα ερευνητών παρουσιάζει το πρώτο τρανζίστορ από «πυριτένιο», μια μορφή πυριτίου που λαμβάνει τη μορφή φύλλων με πάχος ενός μόλις ατόμου. Το υποσχόμενο νέο υλικό, το οποίο δημιουργήθηκε για πρώτη φορά στο εργαστήριο το 2009, θα μπορούσε να αντικαταστήσει το συμβατικό πυρίτιο στους ηλεκτρονικούς υπολογιστές.

Το πυριτένιο είναι μέλος μιας νέας κατηγορίας «δισδιάστατων» υλικών, από τα οποία το διασημότερο είναι αναμφίβολα το γραφένιο, μια παραλλαγή του γραφίτη αποτελούμενη από μονοατομικά φύλλα άνθρακα.

Διαβάστε επίσης:


Δισδιάστατα υλικά «φέρνουν νέα εποχή στην ηλεκτρονική και τη βιομηχανία»
Το γραφένιο και η προσομοίωση του εγκεφάλου κερδίζουν κονδύλια της ΕΕ
Χημική μέθοδος φέρνει πιο κοντά τα κυκλώματα από γραφένιο
«Δισδιάστατος τσίγκος», νέος υποψήφιος διάδοχος του πυριτίου

Το γραφένιο είναι το ανθεκτικότερο υλικό που γνωρίζει ο άνθρωπος. Είναι επίσης ο καλύτερος αγωγός του ηλεκτρισμού, και πολλοί πιστεύουν ότι θα αντικαταστήσει τελικά το πυρίτιο στα ηλεκτρονικά κυκλώματα.

Η αξιοποίησή του συναντά ωστόσο εμπόδια. Σε αντίθεση με το πυρίτιο, το γραφένιο δεν διαθέτει το λεγόμενο «ενεργειακό διάκενο» -ένα ενεργειακό εμπόδιο το οποίο πρέπει να υπερβούν τα ηλεκτρόνια για να δημιουργήσουν ηλεκτρικό ρεύμα. Επιπλέον, η χρήση του θα απαιτούσε εκτεταμένες αλλαγές στα εργοστάσια της βιομηχανίας ημιαγωγών.

Το πυριτένιο θα μπορούσε να δώσει λύσει, πιστεύουν οι ερευνητές που παρουσιάζουν το πρωτοποριακό τρανζίστορ στην επιθεώρηση Nature Nanotechnology.

Το βασικό εμπόδιο που έπρεπε να ξεπεράσουν οι ερευνητές, επισημαίνει ο δικτυακός τόπος του Nature, είναι η ευαισθησία του πυριτένιου στον αέρα -η συσκευή που δημιούργησαν άντεξε για μόλις δύο λεπτά.

Σε πρώτη φάση, η ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν και στο ιταλικό Ινστιτούτο Μικροηλεκτρονικής και Μικροσυστημάτων δημιούργησε πυριτένιο αφήνοντας ατμό πυριτίου να επικαθίσει σε ένα λεπτό φύλλο αργύρου μέσα σε θάλαμο κενού. Τα φύλλα πυριτένιου καλύφθηκαν στη συνέχεια με ένα στρώμα αλουμίνας και τοποθετήθηκαν σε μια βάση από οξειδωμένο πυρίτιο. Το τελικό βήμα της διαδικασίας ήταν η προσεκτική αφαίρεση ενός μέρους του αργύρου έτσι ώστε να μείνει εκτεθειμένη μια λωρίδα από πυριτένιο.

Στα δύο λεπτά που λειτούργησε η συσκευή μέχρι το πυριτένιο να διαλυθεί από τον αέρα, οι ερευνητές πρόλαβαν να μετρήσουν τις ιδιότητές του. Επιβεβαίωσαν ότι το νέο υλικό δεν είναι τόσο καλός αγωγός του ηλεκτρισμού όσο το γραφένιο, διαθέτει όμως το απαραίτητο ενεργειακό διάκενο.

Το μέλλον να δείξει αν είναι δυνατή η κάλυψη του πυριτένιου με άλλα υλικά με σκοπό να λειτουργεί προστατευμένο από την ατμόσφαιρα.

Η ίδια πειραματική προσέγγιση θα μπορούσε πάντως να εφαρμοστεί και σε ένα άλλο υλικό που διαλύεται στον αέρα, μια δισδιάστατη μορφή του γερμανίου που ονομάζεται γερμανένιο.

Επιμέλεια: Βαγγέλης Πρατικάκης