Elektronika jako kostky lega

Vývoj stále výkonnějších osobních počítačů, chytrých telefonů, ale i rozvoj umělé inteligence nebo vývoj superpočítačů spočíval na skutečnosti, že donedávna se počet tranzistorů v integrovaném obvodu každé dva roky zdvojnásobil. Tato empiricky pozorovaná závislost je známá jako Moorův zákon.

Pokročilé technologie založené na křemíku však v posledních desetiletích narážejí na své fyzikální limity a Moorův zákon přestává platit. Existují tři přístupy, které se v angličtině nazývají More Moore, More than Moore a třetí je Beyond Moore.

More Moore je tradiční přístup miniaturizace, který naráží na své fyzikální limity, a je tedy do budoucna nepoužitelný. More than Moore aplikuje standardní fungující technologie, avšak na jiné úrovni než miniaturizace tranzistoru. Jedná se o čipovou architekturu a specifické výrobní postupy čipů optimalizované pro konkrétní aplikace (např. čipy pro spotřební elektroniku, čipy pro grafické karty, umělou inteligenci apod.). Přístup Beyond Moore se snaží problém miniaturizace řešit pomocí nových technologií a přístupů. Například pomocí nových materiálů místo křemíku (toho se týká i tento článek). Dále sem patří kvantové počítače, optické počítače, spintronika, straintronika, moletronika, valleytronika, twistronika a další.

Podstatná část vědeckého výzkumu v oblasti fyziky, elektroniky a materiálového výzkumu se zabývá hledáním materiálů, které by mohly křemík nahradit. Mezi nejslibnější kandidáty patří takzvané dvojrozměrné materiály. Takto označujeme materiály, ve kterých jednotlivé vrstvy atomů spojuje pouze slabá van der Waalsova síla, zatímco jednotlivé atomy ve vrstvě jsou vázány mnohem silnějšími chemickými vazbami. Van der Waalsovu sílu využívá například gekon, když leze po stěně. Díky této síle zůstává lepicí páska přilnutá k povrchu. Z takovýchto 2D materiálů je možné připravit dokonce jedinou takovouto atomovou vrstvu. Přenos elektronů a další fyzikální efekty jsou uzamčeny pouze do dvou rozměrů, což vede k řadě fascinujících objevů a nových fyzikálních jevů.