ملامح أكثر وضوحا لوريث السيليكون...دارات «غرافين» قادرة على القيام بالعمليات المنطقية الأساسية

يمكن تسميتها بالدارات السريعة نظرا لتدفق الإلكترونات بسهولة في مادة الغرافين، وهذه التقنية الرائدة التي قام على ابتكارها باحثون طليان يمكن تسميتها الدارة التكاملية الأولى التي تضم ترانزستورين مصنوعين من المادة الأعجوبة (الكرافين).

الإضافة المذهلة التي قدمها فريق الباحثين قامت من خلال تكييف التقنية المستعملة لصناعة الترانزستورات السيليوكينية، فابتكروا الدارة الجديدة التي أثبتت أنها قادرة على تأدية المهام الحسابية الأساسية.
يمثل هذا الإبداع خطوة مهمة على طريق تقدم علم الإلكترونيات المعتمدة على الكربون كما يقول الباحثون، ويضيف روماني سوردان وهو أحد هؤلاء الباحثين: «لقد فتح هذا الاكتشاف الطريق لصناعة الدارات التكاملية الأكثر تعقيداً المعتمدة على الغرافين التي قد تستبدل رقائق السيلكون عندما تصل تقنية السيلكون لنهايتها».. من أجل آفاق جديدة للقدرات الحاسوبية فإننا نحتاج إلى إلكترونيات دقيقة تستطيع تأدية مهام المنطق البسيطة بأكبر سرعة ممكنة حيث إن العامل الأول بالنسبة للرقائق السيليكونية هي القابلية لحركة النواقل ضمنها التي تشكل مقياساً لسهولة انتقال الإلكترونات خلال المادة.

الطريق إلى الإلكترونيات
العالية السرعة
قد يتغلب الغرافين وهو رقاقة ذات سماكة أحادية الذرة اكتشفت عام 2004 على هذه المشكلة وذلك بسبب خصائصها الإلكترونية الفريدة.
تعني هذه الخصائص من ناقلية لا مثيل لها وسرعة تحرك الناقلات ضمنها أنها ستكون قادرة على العمل في ترددات أعلى بكثير من الإلكترونيات التقليدية.
ابتكر الفيزيائيون في الـ2007 في الولايات المتحدة نموذج ترانزستور الغرافين الأول في العالم حيث صنعوا أقطاباً كهربائية صغيرة من درجة النانومتر لخلق وصلة p _ n، ومنذ ذلك الحين واصل الباحثون البحث عن طرق ليزيدوا سرعة ترانزستورات الغرافين التي تدمج ترانزستورات متعددة.
عزل الباحثون بداية كمية من الغرافين من شريحة كربون باستخدام النزع الميكانيكي باستخدام شريط دبق قبل إيداعها في ركيزة من السيلكون ثم باستخدام الطباعة الإشعاعية الإلكترونية القوية صنع الباحثون ترانزستورين من نوع p على نفس رقائق الغرافين.
الخطوة التالية كانت خلق «دارة نافي منطقي أو عاكس» بوصل ترانزستور نوع p مع نوع n فقد مرروا التيار الكهربائي خلال الترانزستورات واستعمل التأثير الحراري لإزالة الشوائب هذا الأمر حول ترانزستور واحد من النوع «p» إلى النوع «n»، وليبينوا أنهم ابتكروا أداة حاسوبية بسيطة فقد استخدم الباحثون هذه الدارة لإنجاز مهمة العكس البولياني المنطقية البسيطة.
تقول توماس بالاسيوس الباحثة في الهندسة الكهربائية في معهد ماسوشوستس للتقنية: «إنه لأمر جيد أن شخصاً ما أخذ البادرة أخيراً لبناء دارات أساسية بوساطة الغرافين»، لكن الباحثين الآخرين يبدون غير معجبين جداً بهذا التطوير الأخير، حيث يشعر كل من «يومينغ لين» الباحث في التطبيقات النانومترية في شركة «أي بي أم»، و«ت. ج واتسون» من مركز البحوث في نيويورك بأن دارة الغرافين الجديدة تحتاج إلى تطوير كبير قبل أن تؤدي أي غرض عملي.
وقال لين: «بينما يعتبر العاكس المكون الحرج في أي دارة منطقية فإن المهمة الوحيدة للعاكس هي الربح، الذي يجب أن يكون أكبر من الواحد ليكون مفيداً».

عن موقع «physicsworld. com».


AK