Vědci z ČVUT a Německa objevili možnou náhradu polovodičů

Vyznačuje se vysokou vodivostí, a současně má vlastnosti izolantu. Nově objevený materiál by mohl v budoucnu nahradit nyní běžně užívané polovodiče, jako je křemík či germanium, a otevřít dveře do světa uhlíkové elektroniky. Existenci další modifikace uhlíku se podařilo prokázat týmu výzkumníků z Fakulty elektrotechnické ČVUT, Technické univerzity v Berlíně, výzkumného centra Helmholtz-Zentrum Berlin a společnosti Element Six.

Několik dekád se spekulovalo o existenci čtvrté modifikace uhlíku, která by se od diamantu, grafitu a karbynu lišila strukturou. Doposud ho vědci sice pozorovali, ale nedokázali ho stabilizovat jako samostatnou formu uhlíku. To se povedlo až teď.

Nový materiál, označovaný jako fcc-uhlík, má podle univerzity mimořádnou kombinaci vysoké elektrické vodivosti. Také se vyznačuje takzvaným ultraširokým zakázaným pásem v elektronovém obalu atomu, který je však typický zejména pro izolanty. Čím širší je, tím lépe by měl prvek izolovat.

Tento nový materiál by měl být právě i díky svému ultraširokému zakázanému pásu schopen pracovat při vysokých teplotách, frekvencích či napětích, což činí standardním polovodičům na bázi křemíku obtíže.

Smysl výzkumu

V budoucnu by tak tento materiál mohl najít využití ve vysokovýkonové, vysokofrekvenční či vysokoteplotní elektronice. Díky svým vlastnostem by se mohl také potenciálně použít v radiofrekvenční elektronice, optoelektronice využívající hluboké ultrafialové záření, průhledné elektronice nebo kvantových přístrojích. Využití materiálu v praxi bude ale podle školy trvat přibližně ještě deset let.

Vědci ve výzkumu plánují nadále pokračovat. Chtějí mimo jiné založit konsorcium, které by se tomuto materiálu věnovalo na evropské úrovni. Zapojit by se měly jak univerzity, tak průmysloví partneři.

Výzkum započal v roce 2020, avšak kvůli pandemii covidu-19 museli vědci několik výzkumů odložit. Výsledky jejich bádání shrnuje publikace, která vyšla v červenci 2024 v časopise Communications Materials, které spadá pod vydavatelství Nature.

Na ČVUT vědec Antonio Cammarata začal ve spojitosti s výzkumem vyučovat pro studenty, kteří se chtějí zapojit do výzkumu materiálových věd, nové předměty. Mezi nimi jsou prvky atomistických simulací nebo výpočetní metody pro materiálové vědy.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

V Kongu hrozí mutace eboly, obávají se virologové

Virus eboly, který v Kongu způsobuje jednu z nejhorších epidemií v historii, by mohl mutovat, varují zdravotníci. Afričtí odborníci proto plánují výrazně rozšířit zásah proti nákaze, včetně vyhledávání pacientů přímo v domácnostech. Počet potvrzených případů už překročil čtyři tisíce a podle úřadů jde o druhou největší epidemii eboly v historii.
před 4 hhodinami

Pobyt u vodních ploch zvyšuje duševní pohodu, ukázala mezinárodní studie

Pobyt u vody prospívá duševní pohodě, obzvlášť když se člověk cítí bezpečně a do vody také vstoupí. Vyplývá to z mezinárodní studie, která zkoumala více než 17 tisíc návštěv vodních ploch v devatenácti zemích.
před 4 hhodinami

Od Moravy po Maďarsko. Srpnová horká vlna se zapíše do dějin klimatologie

Ve střední Evropě zvolna končí další mimořádně horké období. Těžiště vlny veder se na začátku srpna přesunulo především nad Moravu, Maďarsko, Slovensko a východní Rakousko. Odpolední teploty na rozsáhlém území překračovaly 35 stupňů Celsia a lokálně se dostávaly až ke čtyřicítce. Ještě významnější jsou ale velmi teplé noci, během kterých teplota nejen v centrech měst, ale i ve vyvýšených polohách zůstávala výrazně nad dvaceti stupni. Výsledkem jsou opět nové teplotní rekordy – včetně těch absolutních.
před 19 hhodinami

Video„A pak ticho,“ popisovali přeživší po svržení atomové bomby na Hirošimu

V jediné sekundě se změnil svět. Svržení atomové bomby na Hirošimu. A pak ticho – tak ten moment popisují přeživší. Co všechno americký prezident Harry S. Truman o jaderné bombě nevěděl? Co ho překvapilo, když viděl fotografie zničené Hirošimy? Proč nakonec nenařídil útok na Kjóto? A který útok Američanů na japonské cíle byl ve skutečnosti nejničivější, pokud jde o počet obětí? Po 81 letech se dozvídáme mnohem víc o tom, co se odehrávalo na konci druhé světové války, když se Američané rozhodovali bombu na Hirošimu svrhnout. O samotném okamžiku, jeho přípravách i důsledcích pro americkou, japonskou – a nepřímo i německou – společnost mluví Jaroslav Zoula, redaktor vědecké redakce České televize a autor podcastových sérií Úsvit atomového věku a Černobyl: stín atomového věku.
před 20 hhodinami

Na Cambridgeské univerzitě skončil profesor obviněný z plagiátorství

Na Cambridgeské univerzitě ve středu skončil 41letý černošský profesor Jason Arday, který byl obviněn z plagiátorství některých částí své disertace. Učinil tak krátce poté, co tato prestižní britská instituce v souvislosti s obviněním oznámila zahájení vyšetřování, uvedla agentura AFP. Kauza je podle ní příkladem kulturní války zmítající mnoha univerzitami, z nichž některé vyvolávají podezření ohledně kritérií přijímání výzkumných pracovníků z řad menšin.
před 21 hhodinami

ISS je zastaralá, soukromá stanice ji plně nahradí, věří bývalý astronaut Kopra

Soukromé společnosti už ovládly dopravu nákladu i lidí do vesmíru. A teď se zaměřují na výstavbu vlastních stanic na oběžné dráze Země. Mimo jiné i proto, že Mezinárodní vesmírná stanice (ISS) bude fungovat už jen několik let, přestat sloužit by měla kolem roku 2030. Jednu z plánovaných náhrad ISS má na starosti exastronaut NASA Tim Kopra, který poskytl rozhovor vědecké redakci České televize. Podílí se na vývoji stanice Starlab společnosti Voyager Technologies, přičemž využívá vlastních zkušeností z pobytu na ISS.
před 22 hhodinami

Žraloci tygří sežerou téměř cokoli. Oceánům tím pomáhají

Žraloci tygří patří k nejméně vybíravým predátorům v živočišné říši. Jejich jídelníček zahrnuje desítky druhů mořských i suchozemských zvířat, ale také lidský odpad – od pneumatik přes registrační značky až po televizory či kondomy. Právě díky tomu však podle odborníků hrají důležitou roli při udržování zdravého mořského ekosystému. Napsala o tom britská stanice BBC.
včera v 11:20

VideoVědci pořídili zatím nejdetailnější záběry povrchu Slunce

Ve studii, která vyšla v odborném žurnálu Nature, astronomové představili nové snímky viditelného povrchu Slunce, takzvané fotosféry, s dosud nejvyšším rozlišením. Tyto záběry nejsou jenom oku lahodící, ale obsahují také zásadní informace o základních fyzikálních vlastnostech naší hvězdy a o vesmírném počasí, které má dopady i na Zemi. Experti na pozorování využili dalekohled Inouye Solar Telescope na Havaji.
včera v 10:54

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.