Možná se jednou v budoucnosti bude mluvit o současné éře jako o době plastové. Na umělou hmotu narazíme na každém kroku, leckde se stala nenahraditelnou. Nyní se s ní brzy setkáme i v hájemství jí zatím zapovězeném – v elektronických čipech.
Stačí neopatrný pohyb a mobilní telefon končí na zemi, kde získává podobu puzzle. A i když se jej poté podaří dát mechanicky dohromady, zprovoznění jeho funkcí bývá obtížnější. To proto, že čipy, které jsou zasazeny do základní desky mobilu, jsou z křemíku. Jejich křehkost pak může vést v případě nárazu k nenapravitelnému poškození jich samotných a v důsledku i celého přístroje.
Technologové i uživatelé by tedy jistě rádi uvítali, kdyby materiál použitý k výrobě čipů, nebyl tak křehký. Mohl by být jedním z možných řešení plast? Lze namítnout, že nikoliv, protože plasty nejsou téměř vodivé. Jenže nic není takové, jak se zdá na první pohled…. Koneckonců, možnost, že by plasty mohly být vodiči i polovodiči není lidstvu už nějaký čas utajena.
Revoluce v elektronice?
Křemík je polokov a na naší planetě je hojně zastoupen. Po kyslíku je vlastně druhým nejrozšířenějším prvkem na Zemi, ovšem vyskytuje se pouze ve sloučeninách. Podobně jako uhlík je čtyřvazný, ovšem jeho vazby nebývají nejpevnější. Možná i proto je život na Zemi na bázi uhlíkaté a nikoliv na křemičité. Křemík byl objeven v roce 1824 švédským chemikem Jönsem Jacobem Berzeliem. Vzhledem k jeho polovodičovým vlastnostem byl technology využit k výrobě čipů. Jenže křemík má nikoliv nepodstatnou nevýhodu: je křehký.
Nizozemské technoložce Paulette Princové se povedl nevídaný kousek. Uzpůsobila vnitřní strukturu plastů tak, aby získaly podobné vlastnosti jako křemík. Tedy, udělala z plastů polovodič. Je jasné, že plastové čipy by byly podstatně odolnější než ty, které běžně užíváme dnes. I jejich výroba by teoreticky byla mnohem méně náročná. A navíc, plasty, které se Princové podařilo vyrobit mají za určitých podmínek i lepší vodivé vlastnosti než křemík.
Základní kámen elektroniky: Plastový polovodič
Vývoj plastových vodičů trvá už deset let. První pokusy nevypadaly dobře a vědci se obávali, že se dostali do slepé uličky. Molekuly uvnitř plastů se totiž nekontrolovatelně shlukovaly, což vedlo k podstatnému snížení rychlosti přenosu náboje. Až objev polymeru s názvem polyhexylthiofen výzkumy posunulo dál. (Polymer je látka, která se skládá z molekul jednoho nebo více druhů atomů v tak velkém počtu, že většina fyzikálních a chemických vlastností této látky se nezmění přidáním nebo odebráním jedné nebo několika stavebních jednotek.) Základní řetězec tohoto polymeru v sobě obsahoval velké množství kruhových struktur s uhlíkovými vazbami. Díky tomu polymer mohl stvořit dokonale uspořádané krystalky o velikosti 20 až 50 tisícin milimetru. Rychlost přenosu náboje se mohla zvýšit, ale ve srovnání s klasickými polovodiči byla stále ještě nedostatečná.
Výzkumníci proto nechali vzniknout krystalkům stejného polymeru, ale o něco objemnějších. Větší velikosti krystalů bylo dosaženo tak, že mezi kruhovými vazbami byla ponechána větší mezera. Tím se zlepšila průchodnost náboje celým krystalem. Ona „velikost“ je samozřejmě relativní, polymer rozhodně není pouhým okem vidět. I lidská červená krvinka je větší.
Továrny na plasty už vznikají
Technologie pro výrobu polovodičových plastů jsou sice ještě v plenkách, ale zdá se, že se mají čile k světu. Účetní velkých firem si hravě spočítají, že čipy z plastů by ceny elektronických obvodů snížily až o 90 procent. „Může to vést k epoše velmi levné elektroniky, kdy budeme mít ve svých šatech všitý inteligentní obvod,“ prohlásil ředitel společnosti Plastic Logic Hermann Hauser. Ta už má v plánu na konci příštího roku, v nové tovární hale nedaleko Drážďan, výrobu plastových polovodičů rozjet. Do této fabriky zamířila investice v hodnotě sta milionů dolarů. Výrobce plastových polovodičů budou tedy mít Češi přímo za humny.
Plasty nedají spát ani jiným velkým výrobcům elektroniky. Lucent, Philips, Hitachi, Samsung, všechny tyto koncerny a mnohé další ve svých laboratořích usilovně pracují na revoluční přeměně čipů. Je to pochopitelné, management těchto společností nemůže dopustit, aby jim ujel vlak.
Tsunami plastových čipů na obzoru
Pokud se v oblasti plastových polovodičů podaří vychytat veškeré mouchy, a že jich slušné hejno ještě je, elektronika by se mohla vydat zcela novým a netušeným směrem. Pro výrobce těchto součástek by to samozřejmě znamenalo velmi slušný zisk. Analytici odhadují, že již za deset let, pokud nedojde ke komplikacím, průmysl plastové elektroniky dosáhne objemu 30 miliard dolarů do roku 2025 dokonce 250 miliard dolarů, což odpovídá šesti státním rozpočtům České republiky. Každopádně, tato převratná technologie – a silný přívlastek je na místě – by se mezi uživatele mohla rozšířit již za dva roky.
Plasty známe již téměř 150 let
Psal se rok 1862 a v Londýně právě probíhala průmyslová výstava. Odborníky i širokou veřejnost překvapil nový druh hmoty, který na ní byl vystaven. Jak pravilo dobové svědectví: „látka vyla tvrdá jako rohovina, ale ohebná jako kůže, mohla být odlévána nebo lisována, barvena a řezána…” Ano, první plast právě spatřil světlo světa a mnozí ekologové možná dodnes tento den proklínají. Hmota byla nazvána parkesinem na počest svého vynálezce Angličana Alexandera Parkese. Tento bystrý člověk poté přivedl na svět i další plasty, z nichž nejznámější je celuloid.
Co je vlastně polovodič?
Polovodič je pevná látka, jejíž elektrická vodivost závisí na vnějších nebo vnitřních podmínkách. Změnou těchto podmínek se vodivost dá snadno ovlivnit. Změna vnějších podmínek znamená dodání některého z druhů energie – nejčastěji tepelné nebo světelné, změnu vnitřních podmínek představuje příměs jiného prvku v polovodiči.
Mezi polovodiče patří prvky křemík, germanium, selen, sloučeniny arsenid galia nebo sulfid olovnatý. Většina polovodičů jsou krystalické látky.
