الجرافين يقود المسيرة في مجال الإلكترونيات الأسرع

تم إدراك الجرافين كتطور كبير في التوصيل الكهربائي منذ أكثر من عقد من الزمان، ولكن التطبيقات كانت محدودة بسبب تكاليف تطبيق العنصر ثنائي الأبعاد أحادي الذرة على هياكل السيليكون الحالية. أما الآن، فقد تسببت التطورات في التطبيقات الفعالة من حيث التكلفة في إعادة تقييم خصائص الجرافين في جميع أنحاء العالم، وخاصة في التطبيق على المعالجات فائقة السرعة. ومع تجاهل وصمة التصنيع باعتبارها عفا عليها الزمن، يشهد الجرافين عودة إلى الظهور في التطبيق ليس فقط على السيليكون، ولكن على أي مجموعة من المنصات التي يمكن تخيلها.

السماح بتجاهل أكبر لعقارات لوحات الدارات الكهربائية

يُعد وضع الجرافين على لوحة الدارات الكهربائية أمراً شاملاً عند تصميم معالجات أسرع وكفاءة مضغوطة للعناصر الإلكترونية. كانت الأحجام السابقة تبدو محدودة بسبب المواد المستخدمة، والتي كانت تحتاج إلى حجم أكبر من أجل تقليل ومقاومة التآكل والتلف. تسمح الخصائص الثورية للجرافين بتطبيقات أكبر، حيث أن العنصر لديه قيود أقل على الموضع والكمية. وتتميز هذه المادة بأنها عالية التوصيل، حيث تفقد طاقة كهربائية أقل في نقل الموارد المماثلة المستخدمة حاليًا.

وقد كانت مقاومة الجرافين في الماضي تعتمد في المقام الأول على استخداماته المصنعة، حيث كانت توضع صفائح منه على ألواح السيليكون. لم تكن هذه العملية تستغرق وقتاً طويلاً فحسب، بل سمحت أيضاً بظهور مستوى عالٍ من العيوب مما جعل المادة غير فعالة إلى حد ما في استخداماتها. تسمح العملية الجديدة بطلاء الجرافين على الأسطح بكميات صغيرة ثم السماح بفترة من النمو الموجه. وباعتباره بلورة، يتكاثر الجرافين في شبكة عالية التنظيم، وهذا لا يساعد فقط في تقليل العيوب، ولكن أيضًا في التوصيل الطبيعي للمنتج. وتتعزز خصائصه الجوهرية مع هذه العملية الطبيعية، وتسمح بالتصاق أكبر بسطح السيليكون، أو في الواقع أي سطح يُسمح له بالتكاثر عليه.

التطبيق العملي

الجرافين مرن للغاية، دون أن يفقد سلامته الهيكلية. وباعتباره عنصر ثنائي الطبقات، فإن بنيته البلورية تتداخل وتلتصق بشكل كبير دون تغيير، مما يسمح بكفاءة أكبر عند توصيل الشحنات الكهربائية. ومن المتوقع أن يُحدث الجرافين ثورة ليس فقط في تصنيع رقائق الكمبيوتر، بل أيضاً في تعزيز السوق المتنامي للألواح الشمسية في مجال الحفاظ على الطاقة، وذلك بفضل ما يتمتع به من عنصر إضافي يتمثل في مقاومته العالية للإجهاد الحراري وانخفاضه. تعتمد الموارد المتجددة على التقنيات التي تقلل من التكاليف، وستسمح خصائص الجرافين الفريدة ببناء ألواح أكثر متانة وأكثر كفاءة من حيث التكلفة. المستقبل هو الآن، والأمر ببساطة مسألة تطبيق التكنولوجيا على المنصات الحالية.