Юный техник, 2011 № 01 - [4]
Объяснить природу графена проще всего на таком примере. Если вы проведете карандашом линию на бумажном листе, то отслаивающиеся от грифеля чешуйки образуют на бумаге тонкий слой. Графен — это нечто похожее, но гораздо тоньше, толщиной всего в 1–2 атома. Эта двухмерная тонкая структура, состоящая из атомов углерода, расположенных в вершинах шестиугольников по принципу пчелиных сот, — удивительное вещество. Атомарная пленка прозрачна, но в 200 раз прочнее стали.
До недавнего времени создание подобных тончайших пленок считалось вообще невозможным. Дело в том, что более полувека назад еще один Нобелевский лауреат, советский физик-теоретик Лев Ландау, рассчитал, что подобные структуры будут неустойчивы — силы взаимодействия между атомами должны смять пленку.
Однако открытие графена изменило всеобщее представление. «Действительно, сам по себе углерод такие кристаллы не формирует. А вот на каком-то носителе запросто. Гейм и Новоселов раз за разом наклеивали на графит скотч, а потом отрывали лоскутки, добиваясь идеально тонкой пленки, — пояснил суть их экспериментов бывший коллега нобелевских лауреатов, доктор физико-математических наук Сергей Зайцев. — Получилось дешево и эффективно»…
Нобелевские лауреаты — А. Гейм (слева) и К. Новоселов.
Такова структура графеновой пленки в компьютерном изображении.
После этого исследователи стали смотреть, как присоединить к графену электроды, чтобы можно было использовать графеновые пленки в микроэлектронике. Так, например, графеновый сенсорный дисплей, в отличие от существующих, будет намного устойчивее к износу, станет практически вечным. Графен также может найти применение при изготовлении телевизионных экранов, световых панелей и солнечных батарей. В будущем из пластика с добавлением графена собираются производить спутники, самолеты и автомобили. Ученые прогнозируют также, что графен придет на смену кремнию при производстве транзисторов. Выполненные из них компьютерные микросхемы должны работать намного быстрее, чем кремниевые.
Константин Новоселов считает, что графен можно создать в любой стране мира. «Мы начали эту работу в 2003 году, когда уже были в Манчестере, вся работа, от первых попыток до первой публикации, заняла, наверное, год-полтора, — вспоминает он. — Изначально это было просто развлечением, мы хотели посмотреть, что получится»…
Первое практическое устройство, созданное с применением графена, появится в 2011 или 2012 году, полагает Новоселов. Это будет мобильный телефон с принципиально новым сенсорным экраном.
А вот компьютерные чипы на основе графена получат распространение не ранее чем через 10 лет, считает ученый. Но в других электронных изделиях этот материал может вполне найти применение, например, в высокочастотных транзисторах для мобильных телефонов, сверхбыстрых оптических датчиках для оптоволоконной связи.
Константин Новоселов не планирует открывать собственную компанию для коммерческого использования этого открытия. В то же время лаборатория, в которой работают Новоселов и Гейм, консультирует многие ведущие мировые компании.
Публикацию подготовил В. ЧЕРНОВ
Наша справка
Андрей Гейм и Константин Новоселов — выпускники Московского физико-технического института — в свое время были тесно связаны с Институтом проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН (ИПТМ РАН); именно там оба стали учеными высочайшей квалификации.
Андрей Гейм родился в 1958 г. в Сочи, среднюю школу закончил в г. Нальчике. По национальности он — этнический немец. Константин Новоселов — уроженец Нижнего Тагила. Он на 16 лет моложе своего коллеги.
Ныне имеет двойное — российское и британское — гражданство. Константин Новоселов — самый молодой нобелевский лауреат за последние 70 лет.
ПРОЛЕТАЯ ПО ГРАФЕНУ…
Многообещающие результаты получила недавно международная команда ученых из Университета Манчестера и Института проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов Российской академии наук при поддержке коллег из Нидерландов и США. По их оценкам подвижность электронов в графене бьет все рекорды, что делает этот материал главным претендентом на роль основы будущих высокочастотных электронных устройств. Ведь подвижность определяет скорость движения электронов в материале под действием электрического поля. И чем она больше, тем выше быстродействие полупроводникового устройства, тем компактнее его можно сделать.
Опираясь на свои измерения, ученые вычислили, что, если удастся удалить из графена все примеси, то подвижность электронов будет в 100 раз больше, чем в кремнии, в 20 раз больше, чем в арсениде галлия (GaAs), и даже больше, чем в абсолютном рекордсмене среди всех полупроводников — антимониде индия (InSb). А это значит, что из графена можно будет делать сверхбыстрые процессоры и другую высокочастотную электронику, работающую даже в терагерцовом диапазоне частот.
СОЗДАНО В РОССИИ
Знакомьтесь: гиротрон
Две трети термоядерных лабораторий мира оснащены гиротронами — приборами для моментального разогрева плазмы до солнечных температур, созданных в нижегородском Институте прикладной физики, утверждает директор этого научного центра, академик Александр Григорьевич Литвак.
