グラフェンが超高速エレクトロニクスの新風を吹き込む
グラフェンの用途のひとつとして提案されているのが、超高速トランジスタの構築である。これは、グラフェンが光速に近い速度で電子を伝導できるためである。加えて、グラフェンは柔軟で強靭であるため、さまざまな製造工程に最適である。唯一の障害は、グラフェンの電子効率が非常に高いため、バンドギャップがないと考えられていることだ。バンドギャップとは、電子の状態が存在できないエネルギー範囲のことで、そのため伝導性がない。
グラフェンは、驚くべき特性を持つ炭素原子の1分子厚のシートであり、集積回路、トランジスタ、バッテリー、太陽電池などの革命的な材料となる可能性を秘めている。半導体のバンドギャップは小さいがゼロではないため、非常に速く状態を切り替えることができる。二層グラフェンに人工的にバンドギャップを作り出し、電流を変調させようという試みは、一つ以上の理由で効果がないことが証明されている。その主な理由は、エレクトロニクスに必要な二重層を作るためにグラフェンの一枚板を重ねる際に、微小なズレが生じ、その結果、最終製品に微小なねじれが生じてしまい、それが電気特性に大きな影響を及ぼすからである。
分光学的研究によると、グラフェンのねじれによって、質量ゼロのディラック・フェルミオン（光子のように振る舞う電子）が生成される。これは、研究者たちが二層グラフェンの完成を目指してきたバンドギャップの影響を受けないことを意味する。このため、グラフェンが今後数年以内に高性能集積回路に採用される可能性は低い。しかし、利用可能な材料を用いて、それほど厳密でないグラフェン電子応用の開発が進められている。
- ベンチマーク材料よりも耐久性に優れたタッチスクリーン。
- 単層グラフェンの透過率が高い電子ペーパー
- 折り畳み式（フレキシブル）OLED。高い電子品質を持つグラフェンの折り曲げ可能性は5mm以下である。
- 高周波トランジスタ。
- 高い移動度で駆動するロジック・トランジスタ。
- 光検出器。
今日のコンピューター・チップはシリコン・ウェハーの上に載っているが、未来のコンピューターは、その代わりにグラフェンのナノチューブ加工を使うかもしれない。このような構造は優れた特性を持つため、トランジスタ製造の未来形と考えられている。将来的には、グラフェン研究者は合成グラフェンの品質を向上させ、技術に関連した条件下でその特性を研究する必要がある。
