Группа разработчиков из IBM создала сложнейшую работающую электронную схему, в которой многие из элементов произведены из графена. Исследователи уверяют, что характеристики и электрические величины этой схемы настолько уникальны, что превышают показатели подобных схем на основе кремниевых частиц и аналогичных графеновых элементов в 10 тысяч раз. В результате проведенных опытов, стабильность и надежность созданного микрочипа гарантировала передачу в эфир и прием небольших текстовых сообщений.

Графен – не природный материал, его получают путем механического воздействия на элементы графита. В результате, получается достаточно плоский однослойный материал, кристаллическая структура которого состоит из атомов углерода. Он отличается достаточной прочностью и высокой электрической проводимостью. В процессе длительных исследований уникальных свойств графена, материал нашел свое широкое применение в микроэлектронике. В 2006 году он стал основой для создания графеного полевого транзистора, и чем больше таких транзисторов составляют микросхему, тем выше проводимость такой системы. Это позволило развивать многофункциональность электронных схем. Также замечено, что графеновый транзистор значительно меньше в размере чем кремниевые. Минимальные размеры позволили увеличить количество элементов при сборке микросхемы. К тому же, скорость движения электронов в графене в 200 раз выше скорости частиц в кремнии.

Разработчиками с IBM в этот раз графеновые элементы были использованы в микросхеме устройства для приема-передачи сигнала, с функцией преобразования электрического сигнала в радиоволны и обратно. Приемник-передатчик был подключен к микропроцессорному устройству. После проведенных испытаний получилось передать и принять короткие сообщения без видимых ошибок.

IBM удалось создать сложную схему с элементами из графена, которая действительно работает.

Впервые применять графен в проектировании интегральных схем в IBM начали в 2011 году. Это еще раз доказало, что материал можно использовать в электронике. Однако разработчики также получили и не очень приятную новость – этапы некоторых технологических процессов имеют пагубное влияние на графеновые элементы. Это условие не позволяет пока вывести материал в лидеры по количеству и качеству использования для производства электронных схем. Но оптимистично настроенные разработчики из IBM всерьез корпят над модернизацией технологических процессов, что позволит продолжить использование углеродсодержащего элемента в электронике.

Но вернемся к новой графеновой схеме. Процесс производства схемы включал в себя ряд технологических тонкостей, в результате чего удалось минимизировать влияние на графеновые элементы. Элементы размещались на чипе в последнюю очередь, что позволило сохранить их углеродную структуру и избежать деформации. Повысить качество и работоспособность электронной схемы удалось также благодаря использованию не одного (как в 2011 году), а трех графеновых транзисторов GFET.

К сожалению, высокие затраты при производстве материала не позволяют наладить серийное производство графеносодержащих электронных комплектующих. Пока способ получения графена представляет собой метод осаждения углерода с применением высокотемпературных печей. Если ученым удастся изобрести способ получения элемента в промышленных масштабах, что позволит снизить затраты ресурсов и энергии; возможно, тогда и встанет вопрос о массовом применении графена.