I framtiden kan grafen komma att bli ett komplement till kisel för att få snabbare och mindre energikrävande datorer.

– Det här är ett otroligt spännande men svårt experiment, säger Tomas Löfwander som är fysiker på Chalmers tekniska högskola.

Först upptäckte Andre Geim och Konstantin Novoselov det supertunna materialet grafen. Det består av kolatomer som sitter i hop i en hönsnäts-liknande struktur som bara är ett atomlager tjockt. Upptäckten belönades med nobelpriset i fysik 2010. Därefter lyckades andra forskare konstruera liknande typer av material som är så tunna att de kallas för två-dimensionella.

Nu har Andre Geim och hans forskargrupp i Manchester experimenterat med att lägga två supertunna skikt på varandra. Och fram kom en kristall med halvledande egenskaper som fungerar som en transistor. Små och effektiva transistorer är en förutsättning för hela den moderna elektronikindustrin. För varje ny generation av datorer, mobiltelefoner, skärmar och kameror behövs ännu bättre och effektivare transistorer.

Ingenjörskonst

Forskarna la först ett atomtjockt lager av bornitrid, som består av ett nät varvat med bor- och kväveatomer, därefter ett lager med grafen.

– Det viktiga är att atomerna i de två lagren ligger nästan rakt ovanför varandra, så när man tittar rakt ner i strukturen ska man bara se kolatomerna i det översta lagret.

Men det går aldrig riktigt att få atomerna att till hundra procent ligga exakt ovanför varandra, det blir alltid en liten glidning så att man ser bor- och kväveatomer titta fram. Just den effekten lockar fram nya egenskaper hos grafen.

– Skickar man en ström genom den här kristallen upplever elektronerna att de åker genom ett böjt hönsnät – och det förändrar elektronernas egenskaper så att de kan böja av åt antingen höger eller vänster, säger Tomas Löfwander.

Många utmaningar kvar

Vanlig grafen leder ström väldigt effektivt med litet motstånd, elektronerna far rakt fram. Men

i den här nya kristallen agerar grafen som en halvledare. Det kan användas för att styra ström som i en transistor. Den skulle i framtiden kunna revolutionera informationsteknologin på samma sätt som kisel en gång gjorde.

Tomas Löfvander tror dock att det kommer ta flera decennier innan massproduktion på grafentransistorer blir möjlig. Grafentransistorn i Andre Geims laboratorium var extremt svår att tillverka och dessutom krävdes en temperatur runt 200 minusgrader för att den skulle fungera. Det är ju lite för kallt för vardagliga datorer, mobiltelefoner och kameror.