Il grafene inaugura una nuova ondata di elettronica superveloce

Uno degli usi proposti per il grafene è la costruzione di transistor superveloci. Ciò è dovuto alla sua capacità di condurre gli elettroni a una velocità prossima a quella della luce. Inoltre, il grafene è flessibile e resistente, il che lo rende ideale per una varietà di processi produttivi. L'unico ostacolo è che il grafene è così efficiente dal punto di vista elettronico da essere considerato privo di band-gap. Un band-gap è un intervallo di energia in cui non può esistere alcuno stato di elettroni, quindi nessuna conduttività.

Il grafene, un foglio di atomi di carbonio spesso una sola molecola con proprietà sorprendenti, è stato proposto come materiale potenzialmente rivoluzionario per circuiti integrati, transistor, batterie, celle solari e molto altro ancora. I semiconduttori hanno band-gap piccoli ma non nulli che permettono loro di passare da uno stato all'altro molto rapidamente. Il tentativo di creare artificialmente band-gap in un grafene bilayer per modulare la corrente si è rivelato inefficace per più di una ragione. Il motivo principale è che quando si sovrappongono singoli fogli di grafene per creare i bilayer necessari per l'elettronica, si verificano minuscoli disallineamenti che determinano una minuscola torsione nel prodotto finale, con enormi implicazioni sulle proprietà elettriche.

Gli studi spettrografici mostrano che le torsioni del grafene generano fermioni di Dirac privi di massa, elettroni che si comportano come fotoni. Ciò significa che non sono soggetti ai band-gap ingegnerizzati che i ricercatori hanno cercato di perfezionare nel grafene bilayer. A causa di questa assenza, è improbabile che il grafene possa entrare nei circuiti integrati ad alte prestazioni nei prossimi anni. Tuttavia, sono in fase di sviluppo molte altre applicazioni elettroniche al grafene, meno rigorose, che utilizzano il materiale disponibile.

• Touchscreen con una resistenza migliore rispetto ai materiali di riferimento.
• Carta elettronica con elevata trasmittanza del grafene monostrato.
• OLED pieghevoli (flessibili). Il grafene di alta qualità elettronica ha una piegabilità inferiore a 5 mm.
• Transistor ad alta frequenza.
• Transistor logico guidato da un'elevata mobilità.
• Foto-rilevatori.

I chip dei computer di oggi si trovano su un wafer di silicio, ma il computer del futuro potrebbe utilizzare un nanotubo di grafene. Queste strutture sono considerate il futuro della produzione di transistor perché hanno proprietà eccellenti. In futuro, i ricercatori del grafene dovranno migliorare la qualità del grafene sintetico e studiarne le proprietà in condizioni rilevanti per la tecnologia.