تكلل جهد علماء كيمياء من جامعة ولاية "أوهايو" الأميركية بتطوير مسلك جديد للإلكترونيات المتقدمة، عبر المادة ذاتها التي شكلت أول ترانزستورات قبل أكثر من 60 عاما ، وبزغت صيغة التعديل الجديدة للتقنية عبر صناعة ورقة بسمك ذرة واحدة من "الجرمانيوم"، تجري فيها الإلكترونات بصورة أسرع بنحو 10 مرات من مادة السيلكون، وبنحو5 مرات من مادة الجرمانيوم التقليدية.

ويرتبط بناء المادة الحديثة بشكل كبير "بالجرافين"، وهي مادة ثنائية الأبعاد تتألف من طبقات من ذرات الكربون المفردة. ولم يتم استخدام الجرافين بشكل تجاري بعد، إلا أن العلماء يرجحون إمكانيتها المستقبلية في تمثيل رقائق حاسوب أسرع، وربما توظيفها كذلك كموصلات جيدة للكهرباء ، لذلك تعمل العديد من المختبرات على تطويرها.

وبصورة مغايرة، قرر الباحث المساعد "جوشوا غولدبيرغر" الاتجاه والتركيز بصورة أكبر على المواد التقليدية. منوهاً لنظرة الناس للجرافين كمادة الكترونية مستقبلية، إلا أنه لايزال كل من الجرمانيوم والسليكون مسيطران باعتبارهما من"المواد الراهنة" التي تدخل في صناعة الإلكترونيات. حيث استمرت الأبحاث 6 سنوات في تطوير تقنيات لتصنيع رقائق من كلتا المادتين. سعيا وراء أشكال فريدة ذات خصائص متقدمة، لتعم الفائدة ولكن بأقل التكاليف.

وحاول العلماء في الماضي صناعة الجرمانيوم، إلا أنها المرة الأولى التي ينجح فيها أحدهم في إنتاج كميات كافية منها تهدف لقياس خصائص هذه المادة بعناية، وتأكيد استقرارها عند التعرض للهواء والماء.

من جهته فإن الجرمانيوم يميل للتشكل في الطبيعة كبلورات مزدوجة الطبقات، بحيث تجتمع كل طبقة من الذرات معا، والطبقات المفردة منها غير مستقرة. وللالتفاف على هذه المشكلة، صمم الفريق الأميركي بلورات جرمانيوم مزدوجة الطبقات، مع ذرات كالسيوم محشورة بينها. بعدها تم إفناء الكالسيوم بالماء، وتوصيل الروابط الكيميائية الفارغة التي تركت مع الهيدروجين. ليتوج المشروع بالقدرة على انتزاع طبقات مفردة من الجرمانيوم.

والأمر الذي يجعل هذه المادة مرغوبة في الالكترونيات الضوئية، امتلاكها لما يطلق عليه العلماء اسم "رزمة الفجوة المباشرة" ، مما يعني امتصاص الضوء أو عزله بسرعة.

 

أخيرا

يعقب "غولدبيرغر" على موضوع أهمية قابلية الانتقال، حيث يمكن صناعة رقائق حواسيب أسرع من خلال تطوير مواد لها قابلية انتقال تضاهيها في السرعة. وعند تقليص حجم الترانزستورات بمقاييس صغيرة، لابد من استخدام مواد قابلة للانتقال بدرجة أعلى، وإلا لن تعمل. لذلك فإن مهمة فريق البحث التالية هي معرفة كيفية ضبط خصائص مادة الجرمانيوم الثورية عبر تغيير ترتيب الذرات في الطبقات المفردة منها.