Na Pennsylvánské státní univerzitě použili k vývoji počítače schopného jednoduchých operací výhradně 2D materiály s tloušťku pouhého atomu. Křemík si ve 2D podobě (silicen) potřebné vlastnosti nezachovává, bylo proto potřeba postupovat jinak.
Zařízení je nicméně kompatibilní s technologií CMOS. K řízení toku elektrického proudu se používá 2D sulfid molybdeničitý MoS2 v roli tranzistoru typu p a selenid wolframičitý WS2 jako tranzistor typu n. Tyto dvourozměrné materiály si udržují své výjimečné elektronické vlastnosti i při atomární tloušťce.
Tým použil technologii MOCVD (metal-organic chemical vapor deposition), tedy výrobní proces, který zahrnuje odpařování složek, provedení chemické reakce a nanesení produktů na substrát. Díky tomu se podařilo vytvořit velké listy sulfidu molybdeničitého a selenidu wolframičitého k výrobě více než 1 000 kusů každého typu tranzistoru. Pečlivým vyladěním kroků výroby a následného zpracování zařízení se vědcům podařilo upravit prahová napětí tranzistorů typu n i p, což umožnilo sestrojit plně funkční logické obvody CMOS.
„Náš 2D CMOS počítač pracuje při nízkém napájecím napětí s minimální spotřebou energie a dokáže provádět jednoduché logické operace na frekvencích až 25 kilohertzů,“ uvedl první autor studie Subir Ghosh.
Pracovní frekvence je samozřejmě ve srovnání s běžnými křemíkovými obvody CMOS nízká, nicméně výzkum 2D materiálů je relativně nový obor a výzkumníci očekávají rychlé zlepšování.
Saptarshi Das, A complementary two-dimensional material-based one instruction set computer, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08963-7. www.nature.com/articles/s41586-025-08963-7
Zdroj: Pennsylvania State University / TechXplore.com
