Kağıt Kadar İnce Çipleri Yapmanın Tuzağı

Bilim insanları yıllardır harika bir şeyle uğraşıyor: elektrik akımını hemen hemen hiç harcamadan çalışan, atom kalınlığındaki malzemelerle bilgisayar çipleri yapmak. Grafen, molibden disülfür gibi maddeler sanki keşfedilen altın filan gibiydi. Endüstri milyarlar yatırım yapmaya hazırlanmıştı.

Ta ki bir şey fark edilene kadar.

Atomdan Daha Küçük Bir Sorun

İşte burada işler karışmaya başlıyor. Bu ince malzemeler tek başlarına çalışamıyor. Üzerine koruyucu bir tabaka koymak gerekiyor. Ama TU Wien'deki araştırmacılar ilginç bir şey keşfettiler: iki tabaka birbirine basılı olsa da aslında temas etmiyor.

Aralarında boşluk var. 0,14 nanometrelik bir boşluk.

Ne kadar küçük olduğunun anlamını vermek gerekirse: bu boşluk, bir kükürt atomundan daha ufak. Koronavirüs bundan 700 kat daha büyük. Bu boşluğu göz ile hiç göremezsiniz—görüş sınırının çok altında.

İnsan bu kadar küçük bir şeyin önemli olmadığını düşünür. Ama yanılıyor.

Neden Bu Minicik Boşluk Böyle Büyük Sorun Yaratıyor?

Suçlu olan şey van der Waals kuvvetleri. Atomlar arasında gerçek bir bağ olmadığında ortaya çıkan zayıf çekim. Sanki iki mıknatısı sadece yerçekimi ile tutmaya çalışıyorsunuz gibi. Teoride bir kuvvet var ama işte o kadar zayıf ki...

Bu minicik boşluk elektrik akışını tamamen değiştiriyor. Transistorların (yani bilgisayarın yapı taşlarının) çalışması için gerekli olan kapasitif kuplaj (iki devre arasında elektrik sinyalinin iletilmesi) bozuluyor. Koruyucu tabaka görevini yaramıyor.

En can sıkıcı kısım ise şu: ne kadar mükemmel olursa olsun bu ince malzeme, boşluk her zaman en zayıf nokta kalıyor. Ferrari motoru bisiklet zinciri ile bağlamak gibi. Bu boşluk çipleri ne kadar küçültebileceğinizin tavanını çiziyor.

Peki Bitti Mi?

Belki değil. İşin iyi tarafı da var.

Bilim insanları sadece ince malzemeyi mükemmelleştirmek yerine, baştan beri bunu bir takım halinde düşünmeli. "Fermuar malzemeleri" tam da bu noktada devreye giriyor ve bu çözüm bence hem akıllıca hem pratik.

Bu malzemeler koruyucu tabaka ile çok daha güçlü bağlanıyor. Zayıf van der Waals kuvvetleri yerine birbirlerine sıkıca yapışıyor. Fermuar ismini bundan alıyor. Gevşek kağıt yığını ile birbirine sıkı bağlanan kağıtlar arasındaki fark gibi.

Bu sıkı bağlantıyı kullandığınızda, o sinir bozucu boşluk ortadan kalkıyor.

Aslında Önemli Olan Şey

Bu araştırmanın en ilginç yanı, bir gerçeği hatırlatıyor bize. Bilim insanları yıllarca ince malzemeyi mükemmellestirirse her şeyin düzeleceğini düşündüler. Ama fizik böyle işlemiyor. Bazen gözden kaçan, sıkıcı görünen yer—bu sefer iki tabakanın buluştuğu yüzey—en kritik nokta oluyor.

Bu araştırma yarı iletken endüstrisini milyarlarca dolar harcatacak yöntemleri izlemekten kurtarabiliyor. Asla başarılı olmayacak olan şeyler için para tufanı atılmasını önlüyor. Bu tür temel araştırma başlıkları almayabilir ama mutlaka almalıdır.

Gelecekteki çipler muhtemelen bu ince malzemeleri kullanacak. Ama ancak ve ancak parçaları fermuar gibi tutarlı şekilde bir araya getirirsek çalışacaklar. Umut etmek yeterli değil.