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

Příroda úplně zblízka. Podívejte se na vítěze prestižní fotografické soutěže

Sedmý ročník mezinárodní soutěže Close-up Photographer of the Year, která se snaží podívat zvířatům do tváře (pokud nějakou mají) z té nejmenší vzdálenosti, zná vítěze.
před 12 hhodinami

Nový přístroj nahradil plíce a zachránil život umírajícímu muži

Lidský život začíná prvním nádechem a končí posledním výdechem. Dech rovná se život – když o něj člověk přijde, nemůže žít. Tyto věčné pravdy v poslední době narušují moderní technologie. Vědci z americké Northwestern University teď přišli na to, jak dech uměle plně nahradit, a to na celé dva dny. Zachránili tím život třiatřicetiletému pacientovi, který umíral po těžkém průběhu chřipky.
před 13 hhodinami

SpaceX se místo mise na Mars chce předtím soustředit na Měsíc, píše WSJ

Vesmírná společnost miliardáře Elona Muska SpaceX odloží misi na Mars plánovanou na letošní rok. Místo toho se chce soustředit na dlouho slibovanou cestu na Měsíc. S odkazem na své zdroje o tom píše deník The Wall Street Journal (WSJ). Další zdroj listu uvedl, že si firma dala za cíl přistát na Měsíci bez lidí na palubě v březnu 2027.
před 21 hhodinami

Britové vrtali do „Ledovce posledního soudu“. Experiment úplně nevyšel

Když roztaje masivní antarktický ledovec Thwaites, zvednou se hladiny oceánů průměrně o 65 centimetrů. To by stačilo k zaplavení níže položených měst a vysídlení milionů lidí. Proto mu Britská antarktická služba (BAS) přezdívá Ledovec posledního soudu a ze stejného důvodu ho detailně studuje. Její poslední pokus o zatím nejdetailnější průzkum ale skončil selháním.
včera v 17:34
Načítání...