Takový křemík je celkem šikovný prvek. Kdyby jej nebylo, věk počítačů, jaký známe dnes, by asi těžko nastal. Ale i křemík má své limity. Výkon počítačů závisí na křemíkových obvodech – čím jsou tyto obvody jemnější, tím je stroj výkonnější. Ovšem kolem roku 2025 výroba i těch nejjemnějších obvodů narazí na své meze. Co pak?

Ani poté se rozvoj počítačových technologií nezastaví. Budoucnost by se mohla skrývat v grafenu. Tento nový materiál objevil původem ruský vědec André Geim, který se proslavil svými experimenty s levitujícími žábami (viz box).

Tloušťka jediného atomu
Grafen, jak název napovídá, je forma uhlíku, připomínající grafit. Lze si jej představit jako rovinné šestiúhelníkové pletivo. Je extrémně tenký, jeho »tloušťka« činí pouhý jeden atom uhlíku. Ale to zdaleka není vše, co činí tento materiál zajímavým. Elektrony v grafenu mají vskutku podivuhodné vlastnosti. U žádného jiného materiálu nebylo dosud pozorováno, že by se jeho elektrony chovaly, jako by byly bez jakékoliv hmotnosti a pohybovaly se téměř rychlostí světla.
Co to v praxi znamená? Elektrony v běžných polovodičích jsou mnohem pomalejší. Tranzistory, vyrobené na bázi grafenu, by měly výkon, o kterém se nám v současnosti ani nezdá. Takový greenový nanoobvod by pracoval ve frekvenci jednoho terahertzu, tedy jednoho bilionu hertzů, přitom by měl nízkou spotřebu. Ale to zdaleka není vše. Tento jedinečný materiál je vhodný pro výrobu optických displejů a energetické konvertory vyrobené z něj mohou produkovat elektrickou energii.

Jak pracovat s atomy a nezešílet
Od objevu k praktickému použití bývá dlouhá cesta. Ale vědci nezahálejí. Vyrábět potřebný grafenový materiál by rozhodně neměl netrpělivý člověk. Manipulace s atomy je slušná piplačka, která by prudší povahy mohla přivézt k záchvatům zuřivosti. I proto se technologové snaží výrobu grafenu zjednodušit.
Zcela čerstvou metodou, pocházející z letošního června, je výroba greenových materiálů pomocí tzv. termochemické litografie, o jejíž vznik se zasloužili výzkumníci z Technologického institutu v Atlantě. Pod tímto na první pohled hororovým názvem se neskrývá nic strašidelného. Při této metodě se těsně nad materiálem, kterým je nevodivý oxid grafenu, posouvá rozžhavený jemný hrot mikroskopu atomových sil a přeměňuje oxid grafenu v redukovaný, kyslíku zbavený, grafen. S takto vzniklým materiálem už lze pracovat a vyrobit z něj nanodráty, ze kterých se mohou sestavovat experimentální nanoobvody. Další krok pro dobu grafenovou je tedy učiněn…

Geimovy levitující žáby
Většina materiálů je diamagnetická, což znamená, že samy o sobě nemají žádný magnetický moment. Pokud se však vloží do magnetického pole, změní se uspořádání jejich atomů a vzniknou dipóly. Ty vytvoří „vnitřní“ magnetické pole, které pak působí proti vnějšímu magnetickému poli. To dokáže i obyčejná voda a živé organismy jsou tvořeny z větší části právě vodou. Andre Geim toho využil a vložil žáby do silného magnetického pole. Obojživelníci se pak asi velmi divili, když zjistili, že se vznášejí…

Autor: Martin Janda