الجرافين يبشّر بموجة جديدة من الإلكترونيات فائقة السرعة
أحد الاستخدامات المقترحة للجرافين هو بناء ترانزستورات فائقة السرعة. ويرجع ذلك إلى قدرته على توصيل الإلكترونات بسرعة تقترب من سرعة الضوء. بالإضافة إلى ذلك، يتميز الجرافين بالمرونة والقوة، مما يجعله مثاليًا لمجموعة متنوعة من عمليات التصنيع. العائق الوحيد أمام ذلك هو أن الجرافين فعال إلكترونيًا لدرجة أنه لا يحتوي على فجوة نطاق. وفجوة النطاق هي نطاق الطاقة الذي لا يمكن أن توجد فيه أي حالة إلكترونية، وبالتالي لا توجد توصيلية.
وقد طُرح الجرافين، وهو عبارة عن صفيحة سميكة من ذرات الكربون بسماكة جزيء واحد من ذرات الكربون ذات خصائص مذهلة، كمادة ثورية محتملة للدوائر المتكاملة والترانزستورات والبطاريات والخلايا الشمسية وغيرها الكثير. تحتوي أشباه الموصلات على فجوات نطاق صغيرة ولكن غير صفرية تسمح لها بالتبديل بين الحالات بسرعة كبيرة. وقد أثبتت محاولة إنشاء فجوات نطاق بشكل مصطنع في الجرافين ثنائي الطبقة لتعديل التيار عدم فعاليتها لأكثر من سبب. والسبب الرئيسي هو أنه عند تراكب صفائح مفردة من الجرافين لإنشاء الطبقات الثنائية اللازمة للإلكترونيات، تظهر اختلالات صغيرة جدًا تؤدي إلى التواء ضئيل في المنتج النهائي مما يؤدي إلى آثار كبيرة في الخواص الكهربائية.
تُظهر الدراسات الطيفية أن التواءات الجرافين تولد فرميونات ديراك فيرميونات ديراك عديمة الكتلة - وهي إلكترونات تتصرف مثل الفوتونات. وهذا يعني أنها لا تخضع لفجوات النطاقات المصممة هندسيًا التي يحاول الباحثون إتقانها في الجرافين ثنائي الطبقات. ومن غير المحتمل أن يدخل الجرافين في الدوائر المتكاملة عالية الأداء خلال السنوات القليلة القادمة بسبب هذا الغياب. ومع ذلك، يجري حالياً تطوير العديد من التطبيقات الإلكترونية الأخرى الأقل صرامة من الجرافين باستخدام المادة المتاحة.
- الشاشة اللمسية التي تتمتع بقدرة تحمل أفضل من المواد القياسية.
- ورق إلكتروني ذو نفاذية عالية من الجرافين أحادي الطبقة
- OLED قابلة للطي (مرنة) OLED. يتمتع الجرافين ذو الجودة الإلكترونية العالية بقابلية انحناء أقل من 5 مم.
- ترانزستور عالي التردد.
- ترانزستور منطقي مدفوع بحركية عالية.
- كاشفات ضوئية.
توضع رقاقات الكمبيوتر اليوم على رقاقة سيليكون، ولكن الكمبيوتر المستقبلي قد يستخدم تصنيع أنابيب نانوية من الجرافين بدلاً من ذلك. وتعتبر هذه الرقاقات مستقبل تصنيع الترانزستور لأن هذه الهياكل تتمتع بخصائص ممتازة. وفي المستقبل، يحتاج الباحثون في الجرافين إلى تحسين جودة الجرافين الاصطناعي ودراسة خصائصه في ظل ظروف ذات صلة بالتكنولوجيا.
