Νέο υλικό για καλύτερα τσιπάκια

Το ολοκληρωμένο κύκλωμα από μολυβδαινίτη που έφτιαξαν οι ερευνητές

Ερευνητές στην Ελβετία κατασκεύασαν ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα για υπολογιστές από ένα υλικό που μπορεί να λειτουργήσει ως εναλλακτικό του πυριτίου από τα οποίο κατασκευάζονται σήμερα τα τσιπάκια. Πρόκειται για τον ημιαγωγό μολυβδαινίτη (MoS2) που υπόσχεται μικρότερα σε μέγεθος και χαμηλότερης κατανάλωσης ενέργειας τσιπάκια.

Το νέο κύκλωμα

Ερευνητές του Εργαστηρίου Ηλεκτρονικών και Δομών Νανοκλίμακας (LANES) στη Λωζάνη έφτιαξαν ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα χρησιμοποιώντας μολυβδαινίτη, ένα σκούρου χρώματος φυσικό ορυκτό. Οι ερευνητές έφτιαξαν στρώματα μολυβδαινίτη που είναι λεπτότερα από τα στρώματα πυριτίου και τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία μικρότερων σε μέγεθος, πιο εύκαμπτων και λιγότερο ενεργοβόρων τσιπ.

Το βασικό πλεονέκτημα του μολυβδαινίτη (η χημική του ονομασία είναι MoS2) είναι ότι είναι έχει μεγάλη πυκνότητα - ανάλογη με εκείνη του ανοξείδωτου ατσαλιού - αλλά μπορεί να γίνει ιδιαίτερα εύκαμπτο. «Αν πάρεις ένα φύλλο μολυβδαινίτη και το τεντώσεις μπορείς να αυξήσεις το μήκος του κατά 10% που είναι σημαντική επέκταση στις συγκεκριμένες εφαρμογές. Αν προσπαθήσεις να κάνεις το ίδιο με ένα φύλλο πυριτίου το αποτέλεσμα θα είναι να σπάσει σαν γυαλί» αναφέρει ο καθηγητής Άντρας Κις, διευθυντής του LANES. Η έρευνα δημοσιεύεται στην επιθεώρηση ACS Nano.

Βασικό πλεονέκτημα του  μολυβδαινίτη είναι επίσης ότι βρίσκεται σε αφθονία στη φύση.Ο μολυβδαινίτης χρησιμοποιείται ήδη σε λιπαντικά προϊόντα, στις κέρινες επικαλύψεις των οργάνων του σκι αλλά και ως παράγοντας ισχυροποίησης πλαστικών προϊόντων. Το πρωτότυπο κύκλωμα που έφτιαξαν οι ερευνητές ήταν ιδιαίτερα απλό αλλά αποτελεί τη βάση για τη δημιουργία πολύπλοκων κυκλωμάτων. Παρ' όλα αυτά δεν αναμένεται να αξιοποιηθεί εμπορικά για την κατασκευή κυκλωμάτων πριν περάσουν 10 ή και 20 χρόνια.

Ο μολυβδαινίτης

Ο μολυβδαινίτης είναι θειούχο ορυκτό του μολυβδαινίου. Οι κρύσταλλοι του μολυβδαινίτη αποτελούνται από ιόντα μολυβδαινίου περικλειόμενα από στρώματα ιόντων θείου. Τα ιόντα αυτά είναι ισχυρά συνδεδεμένα με τα του μολυβδαινίου, αλλά όχι ισχυρά συνδεδεμένα μεταξύ τους, πράγμα που εξηγεί την τόσο χαμηλή σκληρότητα του ορυκτού όσο και τον τέλειο σχισμό.

Επειδή ο μολυβδαινίτης είναι πολύ μαλακός και αποβάφει στο χαρτί, συχνά συγχέεται με τον γραφίτη, από τον οποίο μπορεί να διακριθεί μακροσκοπικά μόνο χάρη στην υψηλότερη πυκνότητά του. Όπως και ο γραφίτης, είναι λιπαρός στην αφή.

Ο ανταγωνισμός του γραφενίου

Ενα άλλο σπουδαίο υλικό που ενδέχεται να διαδεχθεί το πυρίτιο στην κατασκευή κυκλωμάτων είναι το γραφένιο. Ο μολυβδαινίτης παρουσιάζει ωστόσο ένα βασικό πλεονέκτημα έναντι του γραφενίου: μπορεί να λειτουργήσει σε θερμοκρασία δωματίου, ενώ το γραφένιο πρέπει να ψυχθεί στους 70 βαθμούς Κέλβιν. Η συνέχεια στη χρήση ημιαγωγών στις ηλεκτρονικές συσκευές αναμένεται να είναι συναρπαστική.

Πηγή: Το Βήμα Nature