Zvětšit obrázek

Blíží se grafenová elektronika? Kredit: Anatoliy Sokolov/ Bao Group.

DNA je velice šikovný vynález. Nejenom, že relativně bezpečně uskladňuje genetická data organismů, nanoinženýři v řetězcích DNA také našli úžasnou stavebnici pro nejrůznější nanostrojky. DNA je dnes LEGO světa molekul. Když na to přijde, právě DNA se může stát šikovnou šablonou pro průmyslovou výrobu počítačových čipů nové generace, v nichž bude křemík nahrazen dnes velmi intenzivně studovaným grafenem, relativně nedávno objevenou krystalickou podobu uhlíku.

Zvětšit obrázek

Zhenan Bao. Kredit: Stanford University.

Na tomto výzkumu pracuje se svým týmem Zhenan Bao ze Stanfordské univerzity. Bao a její kolegové věří, že vyřeší stále intenzivnější problém s omezením křemíkové elektroniky. Zákazníci čekají, že křemíkové čipy budou stále menší, rychlejší a levnější, což ale nejde do nekonečna. Základním stavebním kamenem čipů jsou polovodičové tranzistory. Vývojáři nových čipů se snaží vyřešit dva klíčové úkoly najednou. Zmenšují velikost tranzistorů a zároveň zrychlují jejich reakci. Výsledkem těchto snah je pak zahuštění elektřiny na stále se zmenšujícím prostoru. Od jistého bodu by už ale vznikající teplo a další nepříznivé jevy uvnitř křemíkového čipu mohly zabránit jeho normálnímu fungování. Vývojáři proto potřebují jiný materiál, s nímž by bylo možné postavit menší a rychlejší tranzistory, kterým stačí k provozu menší množství energie. Vzhledem ke své povaze by to mohl být grafen, pokud někdo vymyslí způsob, jak ho vyrábět ve velkém.

Zvětšit obrázek

Grafen v elektronice. Kredit: nanoHUB.

Bao a spol. očividně patří k těm, co věří v budoucnost grafenové elektroniky. Grafen, to jsou atomy uhlíku, uspořádané jako šestiúhelníky v ploše. A jeho elektrické vlastnosti jsou bizarní. Mimo jiné zahrnují i polovodivost, takže z grafenu je možné vyrobit tranzistory. Na takové tranzistory jsou potřeba nanoproužky grafenu o šířce 20 až 50 atomů uhlíku a takové součástky není úplně snadné vyrobit. Bao a jeho lidé k tomuto účelu vyvinuli nanotechnologii, která využívá kusy DNA jako šablony při výrobě samotných proužků grafenu. Výhodou je, že řetězce DNA jsou velikostí srovnatelné s vyráběnými kusy grafenu a stejně jako grafen také obsahují atomy uhlíku. Vědci ze Stanfordu nakonec jako vůbec první na šabloně z DNA, s využitím koupelí v solích mědi a v metanu, napěstovali grafenové nanoproužky.

Zvětšit obrázek

Kouzlo grafenu. Kredit: AlexanderAlUS, Wikimedia Commons.

Vývojáři ze Stanfordu jsou ke své práci docela kritičtí a technologii výroby grafenových tranzistorů chtějí ještě v mnohém vylepšit. Někdy se jim například stane, že grafen na DNA naroste ve více než jedné vrstvě a má pak spíše vlastnosti grafitu. Technologie výroby proužků grafenu si prý ještě vyžádá tak dva roky ladění. Když to dotáhnou do konce, získáme možná právě v tomto případě dostupnou a hlavně lacinou nanotechnologii, která by měla být atraktivní pro průmyslové využití.

Literatura

Stanford Engineerig News 5.9. 2013, Nature Communications 4: 2402, Wikipedia (Graphene).