Израильские ученые создают электронику будущего на основе графена

Исследователи из Тель-Авивского университета вместе с японскими коллегами разработали метод сверхточного и энергоэффективного управления структурой графена.

Графен, состоящий из одиночного слоя атомов углерода, давно считается материалом с огромным потенциалом. Но его свойства – электропроводность и реакция на магнитные поля – зависят не только от состава, но и от того, как слои графена располагаются друг относительно друга. До сих пор переключение между различными типами упаковки слоев требовало больших затрат энергии, что делало технологию непригодной для массового применения. Теперь ученые нашли элегантный выход из этого трудного положения. Работа опубликована в журнале Nature Nanotechnology.

Решение основано на создании крошечных "островков" диаметром всего в несколько десятков нанометров. Внутри этих зон слои графена "склеены", при этом окружающие области разделены особым слоем, обеспечивающим скольжение практически без трения. Это позволяет смещать слои графена относительно друг друга, меняя структуру материала при помощи минимального внешнего воздействия. Энергозатраты при этом оказываются на несколько порядков ниже, чем при существующих сегодня технологиях, а во многих случаях процесс трансформации продолжается даже без затрат энергии – по инерции.

Соавтор работы профессор Моше Бен-Шалом отмечает: "Это прорыв, способный изменить принципы проектирования электронных компонентов на наноуровне. Мы показали, что можно управлять структурой графена и других слоистых кристаллов точно, обратимо и крайне эффективно. Вместо того чтобы разрывать и восстанавливать химические связи, мы просто сдвигаем атомные слои друг относительно друга".

Разработка открывает путь к созданию электроники нового типа. Исследователи доказали, что соседние "островки" могут взаимодействовать между собой через механическую упругость, формируя подобие нейронной сети. Это критически важно для развития нейроморфных вычислений – систем, которые имитируют работу нейронов, потребляют минимум энергии и почти не выделяют тепла при выполнении сложнейших операций. Работа станет фундаментом для создания электроники будущего: быстрых датчиков, элементов памяти и "умных" наносистем.