ساخت گیت‌های منطقی گرافنی

گرافن اصولا ً به دو شکل مبلی(که متناسب با پهنا، فلزی یا نیمه‌رسانا هستد) یا
زیگزاگی(که همیشه فلزی است) یافت می‌شود و به‌دلیل برخورداری از قابلیت حکاکی آسان
با روش‌های مرسوم لیتوگرافی، ماده‌ای ایده‌آل برای تولید انبوه ابزارهای نقطه
کوانتومی مجتمع به شمار می‌آید.

با استفاده از صفحات گرافنی پیوسته دیگر حتی نیازی به اتصالات درونی سیم‌ها(وضعیتی
مشابه آنچه در دستگاه‌های ساخته‌شده با نانولوله‌های کربنی وجود دارد) نیست و
مدارهای گرافنی می‌توانند در آینده بلوک‌های سازنده اصلی مدارهای نانومقیاس را
تشکیل داده، حتی جایگزین ابزارهای الکترونیکی سیلیکونی شوند.

اخیرا ً گروهی از دانشمندان چینی و کانادایی با ساخت یک ابزار نقطه کوانتومی z شکل
از جنس نانوروبان‌های گرافنی، گام مهمی را در این زمینه برداشته‌اند. این ابزار
اولین ساختار گرافنی قابل برنامه‌ریزی است که می‌توان از آن در RAM یا آرایه‌ای از
گیت‌های منطقی و در نهایت رایانه‌های نانومقیاس استفاده نمود.

این ابزار جدید گرافنی شامل یک اتصال گرافنی نانوروبانی z شکل(زیگزاگی) و نوک‌هایی
از نوع نانوروبان‌های گرافنی نیمه‌متناهی مبلی است و تغییر تراز انرژی اتصال میانی
آن موجب به دام افتادن نقاط کوانتومی می‌گردد.

اگر جه در ابتدا شاید تصور به دام افتادن نقطه کوانتومی در نانوروبان‌های گرافنی
زیگزاگی فلزی دشوار به نظر می‌رسید؛ اما در این دستگاه اتصال درونی موجود بین
نانوروبان‌های زیگزاگی و مبلی‌شکل موجب محدود شدن حالت‌های نقاط کوانتومی شده‌است.
این یافته در ساخت ابزارهای نقطه کوانتومی گرافنی(صرفنظر از فلزی یا نیمه‌رسانا
بودن آنها) بسیار حائز اهمیت است.

این محققان همچنین دریافته‌اند که می‌توان محدودیت این نقاط کوانتومی را از طریق
اتصالات گرافنی اریبی‌شکل و با تنظیم ولتاژ خارجی اعمال‌شده به هر ناحیه اتصال
کنترل نمود. اینکه در این نقاط اتصال نقطه کوانتومی باشد یا نباشد به حالت‌های
خاموش یا روشن‌(صفر و یک منطقی) بستگی دارد.

جالب توجه آنکه ساخت این دستگاه‌ها به مراتب آسان‌تر از ابزارهای است که دارای
اتصالات نیمه‌رسانایی متعدد است، همچنین در این روش زمان دسترسی، بسیار سریع‌تر از
دینامیک مرسوم CMOS حافظه‌های دسترسی تصادفی(RAM) است و مصرف برق بسیار کمتری هم
دارد.

گفتنی است گزارشی از کار این محققان در نشریه Appl. Phys. Lett. . به چاپ
رسیده‌است.