未来のコンピューターチップ：シリコンに替わる「黒リン」の可能性
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コンピューターチップのシリコンに名前が由来するシリコンヴァレーに逆らうつもりはないが、情報科学の未来は別の材料にあるかもしれない。黒リンだ。
韓国の成均館大学校の研究者チームは最近、国際科学誌『Nature Communication』で黒リンからつくった初のトランジスターを発表した。黒リンは、よく知られたグラフェンと同様、「二次元」状の材料で、現在のものよりもさらに小さく効率的な部品の開発につながり、電子工学の世界に革命をもたらすことが見込まれている。
黒リンの秘密は、その二次元的な構造にあるのだが、それを理解するには、あらゆる電子機器に含まれているトランジスターが、絶縁体と導体の中間の特別な性質をもつ材料「半導体」をベースにしていることを思い出す必要がある。
半導体には2つの型が存在する。〈n〉と〈p〉と定義され、異なる電気伝導の性質を示す。シリコンに〈n〉もしくは〈p〉の性質を与えるには「ドーピング」して、その結晶構造の中に物理的性質を変化させる不純物を入れる必要がある。
ここで、韓国の研究者たちの発見が関係してくる。黒リンのチップは、n型、p型の性質、もしくは両方の性質をもつことができるのだ。黒リンの層の厚さとチップを回路に接続するために用いる金属を変化させるだけでよい。
研究者たちが説明しているように、本質的にこれは不純物の必要とせず、純粋な黒リンのチップをつくることが可能だということだ。シリコンのチップと比べると、非常に小さなサイズで、効率性は変わらず、エネルギーの消費は抑えることができる。
スマートフォンなどのモバイル機器がもたらす技術的な圧力は、シリコンが提供する微細化の可能性を限界へと急速に押し進めている。すぐにわたしたちはシリコンチップをこれ以上小さくすることができなくなるだろう。現行のものよりも小型で強力なモバイル機器をつくるためには、新しい材料が必要となる。
黒リンはその候補となり得る。しかし、いまのところ、これを産業利用に必要な量で生産する手法はまだ存在していない。その手法が発見されるまで（取り組んでいる研究室は世界中にたくさんある）、韓国の研究者たちは、黒リンの可能性を研究し続けることを保証している。これがまだ多くの驚きを隠している材料であることを、彼らは確信しているのだ。
「わたしたちは優れた性質をもつトランジスターを、とても簡単につくることができました」と研究の著者のひとり、デイヴィッド・ペレッロは説明する。「適切な装置を用いれば、もっと強力にすることができるということです」
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