Grafen, grafitin 2 boyutlu bir versiyonudur. Tek bir atom inceliğindeki bu yapı, 2004 yılında keşfedildiğinden bu yana mühendislerin, metalurjistlerin ve araştırmacıların ağır ilgisini çekiyor.
Grafene gösterilen bu ilgi ise elbette ki sebepsiz değil. Çelikten 100-300 kat daha güçlü olan bu husus, elektriksel akım iletimi açısından da bakırdan çok daha gelişmiştir. Bu nedenle de grafen, en güçlü, en ince ve açık farkla en sağlam elektrik iletkeni materyal olarak öne çıkıyor. Grafen, çağdaş dünyada kullandığımız milyarlarca çip ve elektronik kesim için değerli bir alternatif hammadde durumunda.
Yirmi yıldan uzun bir müddettir, orta kontakların yapılması için bakır kullanılsa da bu metal, ülkü özelliklere sahip olmaktan epeyce uzak. Bakır, yapısal olarak fizikî sonlara sahip ve nano ölçekte kullanılması imkansız bir materyal. Bakır inceldikçe direnci artıyor. Direncin artması akımın daha güç geçmesi demek. Bu da yavaşlayan bilgisayarlar manasına geliyor.
Enerji kaybolmadığı, sırf form değiştirdiği için de direnci artan bakır daha da fazla ısınıyor. Bakırın bu yapısı, yarı iletken kesimi için bir tehlike oluşturuyor. Kelamı geçen sanayi 500 milyar dolarlık bir hacme sahip.
Grafenin en temel sorunu ise bu maddeyi ticari maksatlara uygun halde mikrobileşenler yapmak için kullanmanın yolunu bilmiyor olmamız. Kaliforniya Üniversitesi’nde Elektronik ve Bilgisayar Mühendisi olan Kaustav Banerjee, hangi kesim kelam konusu olursa olsun bölümün ilerlemesi için grafeni silikon levhalara bir biçimde tutturmanın yolunu bulmamız gerektiğini söylüyor.
Devre üretilirken birinci olarak transistörler imal ediliyor. Transistörler üretildikten sonra, başka süreçlerde toplam sıcaklık, 500 dereceyi aşamaz.
Banerjee’nin laboratuvarında yapılan araştırmalar, en sonunda yüksek iletkenliğe sahip, nano ölçekli, destekli çok katmanlı grafen (DMG) orta irtibatları, entegre devrelere uygun ve yüksek ölçülerde üretmenin yolunu ortaya çıkardı.
2008 yılında teoriyi ortaya attığından bu yana çalışmalarını devam ettiren araştırmacı, kimyasal buhar temelli bir sistem kullanıyordu. Bu sistemin tek sorunu, üstte bahsettiğimiz 500 derece sıcaklık kısıtlaması idi.
Banerjee, bu kısıtlamayı aşmak için özel bir metot geliştirdi. Bu usulde, basınç yardımıyla katı halde füzyon süreci gerçekleştiriliyor. Böylelikle grafen, standart olarak kullanılan CMOS üretime dahil olabiliyor.
Bu sistemde, ülkü kalınlıkta bir nikel şerite grafit tozu dökülüp, 300 derece sıcaklıkta basınç uygulanıyor. Ortaya grafenli bir yapı çıkmış oluyor. Barenjee ve grubu bu sistemi denetim ederek, istenilen optimal kalınlığa sahip grafeni ortaya çıkarmayı başardı. Böylelikle daha süratli, güçlü, küçük, hafif, esnek, sağlam ve maliyeti düşük bilgisayarlar hayatımıza girebilecek.
Araştırma, 2018 IEEE toplantısında tanıtıldı ve araştırma hakkında bir makale de Nature Electronics’te yayımlandı. Barenjee ve grubu artık patentlerini alıp üçüncü partilere üretim yapmayı amaçlıyor.
