Μια ομάδα ερευνητών συνεργάστηκε για να αναπτύξει ένα τρανζίστορ με βάση το γραφένιο, το οποίο ξεπέρασε δραστικά τα τρανζίστορ από πυρίτιο που χρησιμοποιούνται στους περισσότερους υπολογιστές.
Είναι μικρότερο αλλά πιο δυνατό.
Η ανακάλυψη του graφένιο το 2004 ξεκίνησε μια σωρεία μελετών για την απομόνωση άλλων δισδιάστατων υλικών. Το γραφένιο βρέθηκε να είναι ένα θαυματουργό υλικό, με ένα σύνολο μοναδικών και αξιοσημείωτων ιδιοτήτων. Ένα από αυτά είναι η ικανότητά του να μεταφέρει τη θερμότητα δέκα φορές καλύτερα από τον χαλκό, τον πιο συχνά χρησιμοποιούμενο αγωγό στα ηλεκτρονικά. Σε θερμοκρασία δωματίου, το γραφένιο είναι επίσης ικανό να μεταφέρει ηλεκτρισμό 250 φορές καλύτερα από το πυρίτιο, ρυθμός ταχύτερο από οποιαδήποτε άλλη γνωστή ουσία.
Αυτές οι ιδιότητες οδήγησαν μια ομάδα ερευνητών από το Northwestern University, το University of Texas στο Dallas (UT Dallas), το University of Illinois στο Urbana-Champaign και το University of Central Florida (UCF) να εξετάσουν το ενδεχόμενο ανάπτυξης ενός τρανζίστορ με βάση το γραφένιο. Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Communications, η ομάδα διαπίστωσε ότι ένα τρανζίστορ με βάση το γραφένιο θα μπορούσε πραγματικά να λειτουργήσει καλύτερα από τα τρανζίστορ πυριτίου που χρησιμοποιούνται στους σημερινούς υπολογιστές.
Πρώτα μια γρήγορη εξήγηση: Τα τρανζίστορ είναι το κλειδί στα σημερινά κυκλώματα υπολογιστών, καθώς λειτουργούν ως διακόπτες ενεργοποίησης και απενεργοποίησης που επιτρέπουν τη διέλευση ηλεκτρονικών σημάτων και ηλεκτρικής ενέργειας. Όταν συνδυάζονται, τα τρανζίστορ σχηματίζουν λογικές πύλες - τον πυρήνα των μικροεπεξεργαστών, που χρησιμεύουν ως είσοδος και έξοδος και ενεργούν είτε ως 0 είτε ως 1 (τα λεγόμενα δυαδικά bit). Αυτά είναι που επιτρέπουν στους μικροεπεξεργαστές να επιλύουν λογικά και υπολογιστικά προβλήματα.
"Εάν θέλετε να συνεχίσετε να προωθεί την τεχνολογία προς τα εμπρός, χρειαζόμαστε ταχύτερους υπολογιστές για να μπορούμε να εκτελέσουμε μεγαλύτερες και καλύτερες προσομοιώσεις για την επιστήμη του κλίματος, για την εξερεύνηση του διαστήματος, για τη Wall Street", δήλωσε ο συν-συγγραφέας Ryan Gelfand, επίκουρος καθηγητής στο UCF. σε δελτίο Τύπου. «Για να φτάσουμε εκεί, δεν μπορούμε πλέον να βασιζόμαστε σε τρανζίστορ πυριτίου».
Οι μικροεπεξεργαστές που κατασκευάζονται με τρανζίστορ πυριτίου έχουν κολλήσει σε ταχύτητες επεξεργασίας κυρίως στην περιοχή 3 έως 4 gigahertz από το 2005. Υπάρχει ένα όριο στον ρυθμό των σημάτων και στην ισχύ που μπορούν να χειριστούν αυτά τα τρανζίστορ, κυρίως λόγω της αντίστασης του υλικού. Η ομάδα των ερευνητών, ωστόσο, βρήκε έναν τρόπο να ξεπεράσει αυτόν τον περιορισμό χρησιμοποιώντας γραφένιο αντί για πυρίτιο.
Οι ερευνητές κατασκεύασαν αρχικά μια κορδέλα γραφενίου αποσυνδέοντας ένα νανοσωλήνα άνθρακα (ένα λεπτό διπλωμένο φύλλο γραφενίου). Στη συνέχεια εφάρμοσαν ένα μαγνητικό πεδίο στην ταινία γραφενίου, το οποίο τους έκανε να συνειδητοποιήσουν ότι μπορούσαν να ελέγξουν την αντίσταση του ρεύματος που διέρχεται από την κορδέλα. Με τη χρήση γειτονικών νανοσωλήνων για την αύξηση ή τη μείωση του ρεύματος, το μαγνητικό πεδίο θα μπορούσε να ελέγξει τη ροή του ρεύματος.
Τα λογικά κυκλώματα της ομάδας που βασίζονται σε τρανζίστορ γραφενίου βελτίωσαν την ταχύτητα ρολογιού των μικροεπεξεργαστών κατά χίλιες φορές και θα απαιτούσαν το ένα εκατοστό της ισχύος που απαιτείται από υπολογιστές με βάση το πυρίτιο. Επιπλέον, αυτά τα κυκλώματα ήταν επίσης μικρότερα από τα λογικά κυκλώματα που χρησιμοποιούν τρανζίστορ πυριτίου. Αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει μικρότερες ηλεκτρονικές συσκευές που συμπιέζουν περισσότερη λειτουργικότητα, εξήγησε ο Gelfand. Μια παρόμοια μελέτη διερεύνησε επίσης το γραφένιο ως ένας πιθανός πυκνωτής για κβαντικούς υπολογιστές.
Ένα υπολογιστικό σύστημα αποκλειστικά από άνθρακα εξακολουθεί να υπάρχει μόνο στον πίνακα σχεδίασης, λέει ο συν-συγγραφέας Joseph S. Friedman του UT Dallas, αλλά ο Friedman και οι συνεργάτες του στο ερευνητικό εργαστήριο NanoSpinCompute εργάζονται επί του παρόντος σε ένα πρωτότυπο.
"Οι εξαιρετικές ιδιότητες των υλικών των υλικών άνθρακα επιτρέπουν τη λειτουργία Terahertz και δύο τάξεις μεγέθους μείωση του προϊόντος καθυστέρησης ισχύος σε σύγκριση με τους μικροεπεξεργαστές αιχμής." έγραψαν οι ερευνητές. «Ελπίζουμε να εμπνεύσουμε την κατασκευή αυτών των διαδοχικών λογικών κυκλωμάτων για την τόνωση μιας μετασχηματιστικής γενιάς ενεργειακά αποδοτικών υπολογιστών».
Πηγή: Οι υπολογιστές Graphene λειτουργούν 1000 φορές πιο γρήγορα, χρησιμοποιούν πολύ λιγότερη ενέργεια
Από 1992, Applied Physics Η Corporation είναι κορυφαίος παγκόσμιος πάροχος προτύπων ακριβούς ελέγχου μόλυνσης και μετρολογίας. Ειδικευόμαστε στην οπτικοποίηση της ροής του αέρα, στα πρότυπα μεγέθους σωματιδίων και σε λύσεις απολύμανσης καθαρών χώρων για κρίσιμα περιβάλλοντα.
