سیلیکون در فناوری‌ نیمه‌هادی که زیربنای تلفن‌های هوشمند، رایانه‌ها، وسایل نقلیه الکتریکی و موارد دیگر است، پادشاهی می‌کند، اما به گفته گروهی به رهبری محققان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، سیلیکون ممکن است در حال از دست دادن تاج و تخت خود باشد.

محققان برای اولین بار در جهان، از مواد دوبُعدی (۲D) که تنها به اندازه یک اتم ضخامت دارند و برخلاف سیلیکون، خواص خود را در آن مقیاس حفظ می‌کنند، برای توسعه رایانه‌ای با قابلیت انجام عملیات ساده استفاده کردند.

به نقل از ساینس‌دیلی، محققان می‌گویند که این پیشرفت که در روز ۱۱ ژوئن در مجله نیچر منتشر شد، نشان دهنده جهشی بزرگ به سوی تحقق الکترونیک نازک‌تر، سریع‌تر و با بهره‌وری انرژی بیشتر است. آنها یک رایانه نیمه‌هادی اکسید فلز مکمل (CMOS) – که در قلب تقریبا هر دستگاه الکترونیکی مدرن قرار دارد، بدون تکیه بر سیلیکون ایجاد کردند. در عوض، آنها از دو ماده دوبعدی مختلف برای توسعه هر دو نوع ترانزیستور مورد نیاز برای کنترل جریان الکتریکی در رایانه‌های CMOS استفاده کردند. دی‌سولفید مولیبدن برای ترانزیستورهای نوع n و دی‌سلنید تنگستن برای ترانزیستورهای نوع p.

ساپتارشی داس (Saptarshi Das)، استاد علوم مهندسی و مکانیک در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا که رهبری این تحقیق را بر عهده داشت، می‌گوید: سیلیکون با امکان کوچک‌سازی مداوم ترانزیستورهای اثر میدانی (FET)، پیشرفت‌های چشمگیری را در الکترونیک برای دهه‌ها به ارمغان آورده است. ترانزیستورهای اثر میدانی با استفاده از یک میدان الکتریکی که هنگام اعمال ولتاژ تولید می‌شود، جریان را کنترل می‌کنند. با این حال، با کوچک شدن دستگاه‌های سیلیکونی، عملکرد آنها شروع به کاهش می‌کند. در مقابل، مواد دو بعدی، خواص الکترونیکی استثنایی خود را در ضخامت اتمی حفظ می‌کنند و مسیری امیدوارکننده را ارائه می‌دهند.

داس می‌گوید: این پیشرفت کلیدی کار ماست. ما برای اولین بار یک رایانه کاملا ساخته شده از مواد دوبعدی را ایجاد کرده‌ایم که ترانزیستورهای دی‌سولفید مولیبدن و دی‌سلنید تنگستن رشد یافته در سطح وسیع در آن با هم ترکیب شده‌اند.

رایانه دوبعدی ما با ولتاژهای تغذیه کم و حداقل مصرف برق کار می‌کند و می‌تواند عملیات منطقی ساده را در فرکانس‌های تا ۲۵ کیلوهرتز انجام دهد.

داس افزود: فناوری سیلیکون حدود ۸۰ سال است که در حال توسعه است، اما تحقیقات در مورد مواد دوبعدی نسبتا جدید است و در واقع فقط در حدود سال ۲۰۱۰ آغاز شده است. ما انتظار داریم که توسعه رایانه‌های مواد دوبعدی نیز یک فرآیند تدریجی باشد، اما این در مقایسه با مسیر سیلیکون، یک جهش رو به جلو است.