수십 년 동안 기술 산업은 영광스러운 연승을 이어왔다: 부품을 더 작게 만들고, 더 부자가 되고, 반복한다. 이제 TU Wien의 과학자들은 그래핀이나 이황화몰리브덴 같은 2D 재료를 사용하는 다음 큰 단계가 문자 그대로 원자 벽에 부딪힐 수 있다는 것을 발견했다. 구체적으로, 약 0.14나노미터의 틈인데, 이는 단일 황 원자보다 얇고 SARS-CoV-2 바이러스보다 약 700배 작다. 하지만 크기에 속지 마라: 이 미세한 빈 공간은 미래의 컴퓨터 칩이 더 이상 작아지는 것을 막는 파티 훼방꾼이 될 수 있다.
문제는 이렇다, Mahdi Pourfath 교수와 Tibor Grasser 교수가 설명한 바: 2D 재료는 훌륭하지만 혼자서 작동하지 않는다. 트랜지스터를 만들려면 절연층(보통 산화물)이 필요하다. 그리고 이 두 층이 만날 때, 정확히 포옹하지는 않는다. 대신 약한 반데르발스 힘으로 붙어 있어서 용량 결합을 약화시키는 작은 틈을 남긴다. 즉, 2D 재료가 아무리 훌륭해도 그 틈이 미니어처화를 제한하는 재미 훼방꾼이 된다.
연구팀의 연구는 많은 연구들이 2D 재료 자체의 특성에 너무 빠져서 실제 소자에서 형성되는 어색한 계면을 무시해 왔음을 시사한다. 이러한 간과는 반도체 산업이 근본적인 물리적 이유로 작동하지 않을 접근 방식에 수십억 달러를 낭비하게 할 수 있다. 돈을 쓴 후에야 기본적인 결함을 발견하는 것보다 '효율적인 R&D'를 말하는 것은 없다.
하지만 희망의 빛이 있다: '지퍼 재료'다. 이는 반도체와 절연층이 더 단단히 결합하여 틈을 없애는 시스템이다. 연구자들은 이것이 상황을 구할 수 있다고 말한다 - 산업이 처음부터 두 층을 함께 설계한다면. 그렇지 않으면 막다른 골목에 투자할 위험이 있다. 따라서 교훈은 명확하다: 큰 수표를 쓰기 전에 원자 간 틈을 확인하라.