Když před třemi lety klesla v Číně produkce křemíku, mělo to celosvětové dopady. Křemík, který se v různých formách používá takřka všude od elektroniky přes medicínu po autoprůmysl, tak výrazně zdražil. Křemík nebo také germanium se používají jako polovodiče, jinak známé jako mikročipy. V budoucnu by tyto materiály mohl nahradit objev, na kterém se podíleli i vědci z ČVUT.

Fakulta elektrotechnická Českého vysokého učení technického se podílela spolu s Technickou univerzitou v Berlíně, výzkumným centrem Hemholtz-Zentrum Berlin a společností Element Six GmbH na objevu nové modifikace uhlíku. V současné době má tři – diamant a grafit jsou patrně nejznámější. Zatímco první je nejtvrdším nerostem, ten druhý patří k těm nejměkčím. Třetím je pak karbyn.

Nyní se k tomu přidává také čtvrtá základní modifikace, kterou vědci nazvali Fcc-uhlík. Název vychází z označení Face-Centered Cubic Crystal Lattice, což znamená plošně centrovanou krychlovou krysytalickou mřížku. Nový materiál je přitom unikátní v tom, že má mimořádně vysokou elektrickou vodivost, zároveň má ale vlastnosti izolantu.

To znamená, že by mělo být možné s ním pracovat při vysokých teplotách, frekvencích nebo napětích. A to je věc, která standardním polovodičům, jež jsou na bázi křemíku, dělá potíže. Zároveň si ale nová forma uhlíku udržuje stejnou vodivost, jakou mají i současně využívané polovodiče.

„Na tomto materiálu je pozoruhodné také to, že se pro své vlastnosti nemusí dopovat. Do některých materiálů se totiž běžně přidávají další složky, aby došlo ke zlepšení jejich polovodivých vlastností,“ komentovala svůj objev elektrotechnická fakulta Českého vysokého učení technického.

V budoucnu by mohl mít nový objev významný dopad na různá odvětví. Používat by se mohl například v elektronice s vysokým výkonem, tedy od nabíječek přes rychlovarné konvice a světla až po elektroauta, vlaky a letadla. Využití by měl mít nový materiál také v elektronice vysokofrekvenční a vysokoteplotní. Podle fakulty by mohl mít potenciál rovněž v radiofrekvenční elektronice, optoelektronice, průhledné elektronice nebo kvantových přístrojích. Budoucí využití fcc-uhlíku by tak mohlo být opravdu široké.

Vědce ale teprve čeká další výzkum. Chtějí, aby se objevu věnovalo konsorcium na evropské úrovni. Zapojit by se mohly univerzity, zájem už je nyní také z průmyslových firem, což podle vědců dokazuje opravdu velký potenciál nového materiálu. „Jsem přesvědčený, že současný objev je aperitiv před opravdu skvělou hostinou,“ komentuje nová zjištění Antonio Cammarata z katedry řídící techniky, který se na výzkumu významně podílel.

O existenci čtvrté základní modifikace uhlíku, která by se od těch ostatních lišila strukturou, se spekulovalo už dlouho. Vědci tento materiál pozorovali, nebylo ho ale možné zařadit po bok dalších tří forem prvku. Tedy až doteď. Výsledky výzkumu čtyř pracovišť, mezi kterými je právě i Fakulta elektrotechnická, publikovali vědci v červenci v časopise Communications Materials, jenž spadá do prestižního vědeckého vydavatelství Nature.