Çığır açan bir başarıda, araştırmacılar tamamen iki boyutlu (2D) malzemelerden yapılmış ilk fonksiyonel bilgisayarı inşa ettiler. Bu, mikroelektronikte silikonun yerini alma yolunda önemli bir adım olup, benzeri görülmemiş ölçeklendirme ve gelişmiş performans vaat ediyor.
Ghosh ve arkadaşlarının bildirdiği bu çığır açan gelişme, molibden disülfit (MoS₂) ve tungsten diselenit (WSe₂) gibi 2D malzemeler kullanılarak inşa edilen tamamlayıcı metal-oksit-yarıiletken (CMOS) tek komut seti bilgisayarını (OISC) içeriyor. Atom ölçeğinde kalınlıkları ve mükemmel taşıyıcı hareketliliği ile karakterize edilen bu malzemeler, geleneksel silikon tabanlı yarıiletkenlere göre cazip avantajlar sunuyor. Bu gelişme, bu malzemelerin karmaşık devrelere entegrasyonuna giden yolu yeniden tanımlıyor.
Ekip, geniş alanlı n-tipi MoS₂ ve p-tipi WSe₂ alan etkili transistörleri (FET'ler) entegre ederek bir CMOS platformu tasarladı. Bu yaklaşım, etkili tamamlayıcı çalışma sağlar. Entegre 2D CMOS devreleri, 3 voltun altında fonksiyonel çalışma sergiledi ve anahtarlama frekansları 25 kHz'e kadar ulaştı. Sistem ayrıca, pikowatt aralığında çalışarak, dikkate değer derecede düşük güç tüketimi gösterdi.
Bu ultra düşük güç özelliği, giyilebilir elektronik ve implante edilebilir biyomedikal cihazlar gibi enerji verimliliği gerektiren uygulamalar için oldukça arzu edilir. Bu malzemelerin başarılı entegrasyonu, sadece mantık elektroniği için değil, aynı zamanda optoelektronik, esnek cihazlar ve sensörler için de heyecan verici ufuklar açıyor. Araştırma, 2D elektroniğinde cihaz değişkenliğinin ve arayüz mühendisliğinin pratik önemini vurgulamaktadır.
Prototip OISC, 2D yarıiletken teknolojisi aracılığıyla uygulanan dijital mantığın temel yapı taşlarını göstererek, minimalist ancak tamamen işlevsel bir hesaplama mimarisini somutlaştırıyor. Bu çalışma, CMOS mantığında silikona uygulanabilir alternatifler olarak 2D malzemelerin potansiyelini teyit ediyor ve alanın evriminde bir dönüm noktasını temsil ediyor. Devam eden araştırma ve geliştirme ile, ultra ölçekli, enerji verimli 2D malzeme tabanlı mikroişlemciler yakında gerçeğe dönüşebilir.