Графен может стать главным компонентом, для создания транзисторов на основе углерода, а не на основе кремния. Это может повысить скорость компьютеров и сократить их энергопотребление более чем в тысячу раз. Мобильный телефон, созданный на базе данных технологий может держать заряд в течение нескольких месяцев. И это может стать реальностью уже в ближайшем будущем.
Команда химиков и физиков из Калифорнийского университета в Беркли (Berkeley) создала провод, полностью сделанный из углерода. Это сделало реальным создание транзисторов, а как следствие и процессоров на основе углерода.
Углеродный провод, подобно металлическому, используется для соединения транзисторов в компьютерном чипе. Он переносит электроны от устройства к устройству и соединяет полупроводниковые элементы внутри транзисторов, основных элементов компьютеров.
Ранее группа Калифорнийского университета в Беркли в течение нескольких лет работала над созданием полупроводников и изоляторов из графеновых нанолент, которые представляют собой узкие одномерные дорожки графена толщиной в атом. Эти дорожки полностью состоят из атомов углерода, расположенных в гексагональном соединении, напоминающем проволочную сетку.
Новый материал на углеродной основе также представляет собой графеновую наноленту, но он разработан с учетом того, что электроны движутся между полупроводниковыми нанолентами в полностью углеродных транзисторах. Графеновые наноленты были созданы путем сборки из более мелких одинаковых строительных блоков. Каждый строительный блок отдает электрон, который может свободно течь по наноленте.
Углеродная провод - это прорыв в новых материалах; впервые можно создать сверхузкий, со свойствами металлов материал, на основе углерода без необходимости внешнего легирования.
Кромми, Фишер и их коллеги из Калифорнийского университета в Беркли и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Berkeley Lab) опубликовали свои выводы в журнале Science за 25 сентября.
Графен, как основа новых компьютеров
Интегральные схемы на основе кремния приводили в действие компьютеры в течение десятилетий. Скорость и производительность их постоянно увеличивалась в соответствии с законом Мура. Но они достигают свое предела скорости, то есть того, насколько быстро они могут переключаться между нулями и единицами. Также становится все труднее снизить энергопотребление компьютеров, которые уже используют значительную часть мирового производства энергии. Компьютеры же на основе углерода потенциально могут переключаться во много раз быстрее, и использовать незначительное количество энергии.
Графен, представляющий собой чистый углерод, является самым главным претендентом на создание компьютеров следующего поколения. Однако узкие дорожки графена в основном являются полупроводниками, и задача заключается в том, чтобы заставить их работать так же, как изоляторы и металлы (проводники) - две противоположные крайности.
Несколько лет назад Фишер и Кромми объединились с ученым-теоретиком материаловедом Стивеном Луи, профессором физики Калифорнийского университета в Беркли, чтобы придумать новые способы соединения небольших отрезков наноленты для создания всего спектра проводящих свойств.
Два года назад команда продемонстрировала, что, правильно соединив короткие сегменты наноленты, электроны в каждом сегменте можно расположить так, чтобы создать новое топологическое состояние - особую квантовую волновую функцию. Это позволит настраивать свойства полупроводника.
В новой работе они используют аналогичную технику для сшивания коротких сегментов нанолент и создания проводящего провода длиной в несколько десятков нанометров и шириной всего лишь в один нанометр.
Наноленты были созданы химическим способом. Для этого было использована тепловая энергия, чтобы заставить молекулы химически вступить в реакцию и соединиться вместе правильным образом.
Используя химию, можно изменить только одну химическую связь на каждые 100 атомов, и это увеличит проводимость наноленты в 20 раз. Это важно с практической точки зрения.
Эта технология в будущем произведет революцию в производстве интегральных схем. Это будет большой шаг вперед по сравнению с производительностью, которую можно ожидать от кремния сейчас. Появилась возможность получить доступ к более высоким скоростям работы транзисторов при гораздо более низком энергопотреблении. Это то, что станет толчком к использованию углеродных технологий в электронике и полупроводниковой промышленности будущего.
Если понравилась статься, подпишись на наш канал и ставь палец вверх - нам будет приятно, да и вам плюсик к карме :)