Golden a grafen. 2D materiály, které promění svět výpočetní techniky i elektroniky

Vědecký výzkum je něco jako hraní pokeru (i když oproti kartám je mnohem delší a nudnější). Dobrý hráč (výzkumník) musí dobře vyhodnocovat fakta a využít svých zkušeností. Racionálně volí herní strategii (výzkumný postup a cíl). Ale zasahuje také prvek náhody, který může výhře (novému objevu a jeho využití) zabránit. Letos přišly dvě velice zajímavé zprávy z oboru takzvaných dvojrozměrných materiálů. Ta první zachycuje situaci, kdy „pokerová hra“ teprve začala, ale druhá naznačuje blížící se „výhru“ – průlom v elektronice.

Označení „dvojrozměrné materiály“ působí zdánlivě nelogicky, žijeme přece v trojrozměrném světě. Myslí se tím však, že je tvoří vrstvy, které jde od sebe oddělit, a získat tak materiál o tloušťce jednoho nebo jen několika atomů, což se měří v desetinách nanometrů neboli desetimiliontinách milimetru. To je prakticky úplné nic.

Vědci působící na univerzitě v jihošvédském Linköpingu oznámili v odborném periodiku Nature Synthesis, že se jim jako prvním podařilo připravit ze zlata plátek o tloušťce pouhého jednoho atomu. Materiálu dali označení golden (goldene). Doufají, že by taková „střídmá“ hmota mohla snížit spotřebu zlata v elektronice a také v chemických reakcích.

Golden by mohl v chemickém průmyslu nahradit tlustší a dražší trojrozměrné zlato v roli katalyzátoru (látky, která umožňuje průběh chemické reakce). „Nepotřebujete tolik atomů zlata, abyste dosáhli stejné funkce,“ vysvětluje fyzik Lars Hultman, který výzkum koordinoval.

Postup přípravy goldenu není jednoduchý, spočívá ve vytvoření trojrozměrného materiálu zvaného karbid titanu a zlata, z něhož se pak zlatá vrstvička vyleptá. Výzkumníci doufají, že se jim obdobným postupem podaří vytvořit i dvojrozměrné materiály jiných drahých kovů využitelných při chemických reakcích v průmyslu, jako jsou iridium a platina.

Půl miliardy korun na vývoj nanotechnologií v Česku. Mají prospět průmyslu, energetice i zdravotnictví

Enjoy

Tři univerzity z České republiky získaly prostředky z evropských strukturálních fondů na výzkum široké škály technických fenoménů zahrnutých do oboru nanotechnologií. Organizátoři předpokládají, že přilákají i vědce ze zahraničí. A chtějí při výzkumu nových technologií spolupracovat i s právníky, filozofy a teology.

Josef Tuček

Přečíst článek

Víc ještě nevíme

Dvojrozměrné materiály také mívají někdy přímo exotické vlastnosti. Například nejznámější dvojrozměrný materiál, grafen, což je vlastně jen vrstva atomů uhlíku, je 200krát pevnější než ocel, přitom zůstává extrémně lehký a pružný. Výborně vede teplo i elektřinu, někdy dosahuje až supravodivých vlastností.

Otázka tedy zní, jestli i nový golden má nějaké neobvyklé využitelné vlastnosti. Odpověď, kterou vědci mají, je jednoduchá: zatím nevíme. „Hra“ je teprve na začátku.

Beton místo elektroniky

Mnohem „rozehranější“ je výzkum již zmíněného grafenu. Ten byl vytvořen už před dvaceti lety. Tehdy patřil mezi nejdražší materiály na Zemi, dnes se kilogram koupí i jen za desítky dolarů, dá se totiž vyrobit nejen z vytěženého grafitu (tuhy), ale i ze starých pneumatik a vyhozených plastů. Čekalo se od něj, že změní elektroniku, ale tento cíl se ještě zdaleka nenaplnil. Dokonce se zdá, že by se jeho uplatnění dalo spíše nalézt v úplně jiných oborech, třeba při výrobě betonu, který dokáže výborně vyztužit.

Špičkový materiál pro elektroniku bude časem i v obyčejném betonu. Vyztuží ho líp než železo

Enjoy

Tohle by opravdu nikoho jen tak nenapadlo: grafen, „zázračný“ materiál pro elektronické aplikace, se teď začíná přidávat do betonu, který je díky tomu pevnější. Cesty vědy do praxe jsou prostě nevyzpytatelné, píše pro Newstream vědecký novinář Josef Tuček.

Josef Tuček

Přečíst článek

První funkční polovodič z grafenu

Až letos informovali o průlomu ve špičkovém vědeckém týdeníku Nature vědci z univerzity ve Tchien-ťinu v severní Číně a z Georgijského technologického institutu v americké Atlantě. Vytvořili první funkční polovodič z grafenu. Polovodiče jsou základními stavebními kameny čipů pro elektroniku.

Jak konstatoval profesor Georgijské techniky Walter de Heer, který výzkum koordinoval, grafenem se zabývá dvacet let a tento výzkum vedoucí k funkčnímu polovodiči mu z toho zabral deset let.

Potíž totiž je, že grafen až doposud neměl pásmovou mezeru, klíčovou vlastnost, která umožňuje polovodičům vypínat a zapínat průchod proudu. To se však podařilo Walterovi de Heer a jeho týmu změnit a vymysleli výrobní postup, jímž je možné z grafenu vytvořit zcela funkční polovodič.

Ve válce o čipy navzdory snahám Pekingu tahá USA za delší konec

Money

Čína zůstává pro většinu amerických výrobců čipů zásadním trhem, navzdory snahám Washingtonu omezit prodej čipů do této země a snahám Pekingu o soběstačnost v odvětví polovodičů.

ČTK

Přečíst článek

Dálnice místo štěrku

Odolný grafen by měl být kompatibilní se současnou mikroelektronikou, v níž by mohl nahradit součástky z křemíku. Navíc se v grafenu, který klade nízký odpor, dokážou elektrony pohybovat rychleji než v křemíku, což by mělo přinést rychlejší výpočetní výkon. „Je to jako jízda po dálnici ve srovnání s jízdou po štěrkové cestě,“ komentoval de Heer.

A kdy tedy naše elektronické přístroje „pojedou“ po dálnici místo po štěrkové cestě? Zatím to není jasné. Ani tato „hra“ ještě není u konce.

Výrobu čipů ohrozí nedostatek vody

Enjoy

Polovodiče jsou základními stavebními kameny čipů, které najdeme v nejšpičkovější elektronice, v mobilech, letadlech, nových autech, ale také třeba v zubním kartáčku nebo moderní žárovce. Pro výrobu polovodičů je však zapotřebí hodně vody. A světová místa výroby jsou zrovna v oblastech, kde vody ubývá.

Josef Tuček

Přečíst článek