В Университете штата Огайо разрабатывают 2D-материал германан

Будущее электроники следует искать в прошлом. Исследователи работают над применением германия — элемента транзисторов 1940-х годов. В будущем германий может прийти на смену кремнию. И над этим работают специалисты Университета штата Огайо. На собрании Американской ассоциации содействия развитию науки (American Association for the Advancement of Science) доцент-химик Джошуа Голдберг сообщил о наметившемся прогрессе в разработке формы германия, которая носит название «германан». В 2013 году лаборатория Голдберга в университете впервые достигла успеха в получении листа германана толщиной в один атом. Впрочем, кремниевый материал силицен тоже рассматривается как основа микросхем будущего. Да и графен, как и прежде, продолжает считаться материалом грядущих технологий.

Германан в своем естественном виде. Фото Джошуа Голдберга из Университета штата Огайо

Как отмечает ресурс ScienceDaily, Голдберг и возглавляемая им группа ученых искала пути обеспечить межатомные связи и создала гибридную версию материала, где в качестве связующих сверху и снизу листа используются и другие атомы, а не только германий.

Целью является создание материала, позволяющего не только передавать электроны в 10 раз быстрее, чем кремний, но и способного лучше абсорбировать и излучать свет. Это позволит повысить эффективность светодиодов и лазеров.

И в этом отношении уже достигнут определенный успех, о котором сообщает сам Джошуа Голдберг:

Мы постигли природу этих связей, мы способны настраивать электронную структуру материала. Мы можем повышать или уменьшать [объем] энергии, впитываемой им. В потенциале мы сможем создать материал, который охватывает весь электромагнитный спектр или абсорбирует различные цвета, в зависимости от связей в нем.

Ученые разрабатывают различные формы германана. Это сделает возможным применение материала в различных сферах, где сегодня используется кремний. Поскольку материал очень тонок, его можно считать двухмерным (2D).

Его можно будет использовать не только в электронике, но и в качестве «топологического изолятора». Электричество станет накапливаться лишь на контурах материала. Лаборатория Голдберга уже убедилась в том, что этот существующий лишь в теории материал может обрести химическую стабильность. Лабораторией был создан германан, 9% которого приходится на связующие атомы. В стабильном состоянии его удерживают водородные «крепежи» сверху и снизу германанового листа.

Снизу и сверху листа из атомов германия располагаются атомы другого материала, которые играют роль «креплений»

Ученые ведут работу над тем, чтобы найти более современную замену кремнию. Трудно сказать, скоро ли плоды этих трудов найдут себе практическое применение. На сегодняшний день технологии достигли таких высот, что трудно даже представить себе то направление, в котором они могли бы развиваться дальше.

Как вы думаете, какие изменения ждут электронику в случае, если кремний будет заменен более совершенным материалом? Следует ли с началом практического использования материалов нового поколения ожидать появления компьютеров толщиной всего в несколько атомов и стремительного развития солнечной энергетики?