Een plak met tientallen ontvangerchips met grafeentransistoren (foto: IBM)

Grafeen is het wondermateri-aal dat op zoek lijkt naar een toepassing. Of beter: er worden vele toepassingen voorgesteld, maar de praktijk moet nog maar bewijzen of die maakbaar zijn en dan hebben we het niet in de laatste plaats over het maken van grafeen (wat nog geen sinecure is). Ergens in de labs van de voormalige toptech nummer 1 IBM in Yorkdown Heights (New York) werden via radiosignalen drie letters verstuurd (je mag raden welke). Het bijzondere aan deze ‘uitzending’ is dat die werden ontvangen door een grafeenradiochip.
Grafeen, het een atoomlaag dikke materiaal, beschikt over goed elektrische en thermische eigenschappen. Het wordt door sommigen als opvolger van silicium gezien. De proeven bij IBM laten in ieder geval zien dat het mogelijk is met grafeen analoge circuits te maken, die, in potentie, goedkoper en efficiënter zijn.
Toen nu toe was men er nog niet in geslaagd draadloze circuits, voor bijvoorbeeld bluetooth of wifi, te maken met grafeentransistoren, omdat het materiaal nogal fragiel is en slecht hecht aan de siliciumondergrond. In 2011 maakten IBM-onderzoekers wel zo’n ontvangermicrochip, maar de erop geplaatste weerstanden en spoelen vernielden de transistoren. Daardoor was het niet mogelijk spanningen te versterken en er viel niet mee te ontvangen.
“Het kwam er op aan het materiaal te temmen, zodat dat allemaal wel lukken zou”, zegt Supratik Guha, hoofd natuurwetenschappen in Yorktown Heights. Met geld van de overheid begon Shu-Jen Han  een onderzoek dat leidde tot bovengemeld resultaat. Dat resultaat behaalden ze door de boel ‘om te keren’. Door eerst de metalen componenten op de siliciumchip te plaatsen en daar de grafeentransistoren aan toe te voegen lukte het wel zonder brokken een grafeenradiochip te bouwen. “De opbrengst aan grafeentransistoren is nu 10 000 keer beter dan eerst”, zegt Han. Als test bleek de chip de drie letters te kunnen ontvangen. Proef geslaagd.
Grafeen heeft een hoge geleidbaarheid, waardoor in principe grafeenchips minder vermogen nodig hebben dan normale radiochips, waardoor ze aantrekkelijk worden voor militair gebruik (het ministerie van defensie wast een van de subsidiegevers). Volgens een, anonieme, concurrent zal het zeker 20 jaar duren voor grafeenchips normaal zullen zijn en dan zal het nog steeds gaan om hybride chips (silicium en grafeen). We zullen zien (als we tijd van leven hebben.

Bron: New Scientist