Десятилетиями технологическая индустрия была на славной победной серии: делай компоненты меньше, богатей, повторяй. Теперь учёные из TU Wien обнаружили, что следующий большой шаг — использование 2D-материалов, таких как графен или дисульфид молибдена — может наткнуться на буквальную атомную стену. А именно, на зазор около 0,14 нанометра, который тоньше одного атома серы и примерно в 700 раз меньше вируса SARS-CoV-2. Но не дайте размеру обмануть вас: эта микроскопическая пустота может стать той самой занудой, которая помешает дальнейшему уменьшению компьютерных чипов.

Вот в чём проблема, как объясняют профессора Махди Пурфат и Тибур Грассер: 2D-материалы отличны, но они работают не в одиночку. Вам нужен изолирующий слой (обычно оксид), чтобы сделать транзистор. И когда эти два слоя встречаются, они не совсем обнимаются. Вместо этого их удерживают слабые силы Ван-дер-Ваальса, оставляя крошечный зазор, который ослабляет ёмкостную связь. Другими словами, каким бы потрясающим ни был 2D-материал, этот зазор становится той самой занудой, которая ограничивает миниатюризацию.

Исследование команды предполагает, что многие исследования были слишком заняты восхищением свойствами самих 2D-материалов, игнорируя неловкие интерфейсы, которые они образуют в реальных устройствах. Эта оплошность может привести полупроводниковую промышленность к трате миллиардов на подходы, которые по фундаментальным физическим причинам просто не сработают. Потому что нет ничего более эффективного в НИОКР, чем обнаружение фундаментального дефекта после того, как деньги уже потрачены.

Но есть проблеск надежды: «материалы-застёжки». Это системы, в которых полупроводник и изолирующий слой связываются более плотно, устраняя зазор. Исследователи говорят, что это может спасти положение — если промышленность начнёт проектировать оба слоя вместе с самого начала. В противном случае они рискуют инвестировать в тупик. Итак, урок ясен: проверяйте свои атомные зазоры, прежде чем выписывать большой чек.