פחמן Nanotubes עשוי להיות המפתח מהר טלפונים

Painting with carbon nanotubes, the blackest black paint. | Jason Chase | TEDxNaperville

Painting with carbon nanotubes, the blackest black paint. | Jason Chase | TEDxNaperville
Anonim

חוקרים מאוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון היו אולי פשוט נעולה הפיתוח הגדול ביותר בננוטכנולוגיה יותר משני עשורים, וכמובן, זה הולך להשפיע על הטלפון החכם שלך.

חוקרים מצאו במבחן האחרון כי המודל החדש ביותר של טרנזיסטורים פחמן Nanotube החזיק הנוכחי הנוכחי פי 1.9 יותר טרנזיסטורים סיליקון המסורתית. במלוא הפוטנציאל שלהם, טרנזיסטורים Nanotube יכול לבצע עד פי חמש יותר טוב טרנזיסטורים סיליקון.

"פריצת דרך זו בביצועי הטרנזיסטור של ננו-צינוריות פחמן היא התקדמות קריטית לקראת ניצול צינורות פחמן בהיגיון, בתקשורת במהירות גבוהה ובטכנולוגיות של מוליכים למחצה אחרים", הודיע ​​החוקר הראשי ד"ר מייקל ארנולד בהודעה לעיתונות.

חכה, אבל מה הם צינורות פחמן? פשוט, הם צילינדרים עשוי כולו אטומי פחמן. יש להם את היחס הגבוה ביותר למשקל של כל חומר ידוע, אשר בשילוב עם המבנה הגמיש והאביב שלהם, הופך אותם לחלופה נחמדה לסיליקון המשמש ברוב הטרנזיסטורים של המחשב. התגלה לראשונה בשנת 1991, מבנים קטנים לארוז אגרוף, עם אונקיה עבור אונקיה כוח כי הוא חזק פי 117 פלדה.

בעוד שהם נדונו בעיקר במונחים של פוטנציאל מסחרי, חוקרים ב NASA יש ניסויים באמצעות צינורות פחמן לבנות מטוס חלל קל וחוקרים לדווח על פוטנציאל לשימוש צבאי ותעשייתי גם כן. מחקרים אחרים הראו פחמן מבוססי Nanotube מסכים להיות כמעט פי מאה יותר מאשר איטו (אינדיום פח) תחמוצת מגע.

בשנת 2014 דיווחה יבמ כי הם מפתחים שבבי CNT שיהיו מוכנים לשימוש מסחרי עד 2020. עם זאת, ווילפריד האנץ ', שמוביל את המחקר ב- Nanotube של יבמ, דיווח בזמנו כי החברה עדיין נאבקת להבין כיצד לכווץ את התחמוצת של הסוללה מבלי שהסוללה דולפת.

אין ויכוח כי טרנזיסטורים פחמן Nanotes הם הרבה יותר מהר מאשר טרנזיסטורים סיליקון, אבל עד לאחרונה, הסרת זיהומים בהם הציג גם אתגר לחוקרים. כאשר צינורות פחמן גדלים, רק שני שלישים להתפתח מגוון מוליכים למחצה הדרושים טרנזיסטורים. המעבדה של ארנולד היתה מסוגלת ליצור תנאים שבהם כמעט 99.9% מהצינורות היו מוליכים למחצה.

שיפורים בטכנולוגיה Nanotube פחמן כבר מהיר בשנים האחרונות, אבל האתגרים על איך לנצל את הטכנולוגיה ממשיכים.

"יש עוד מה להבין, "אומר ארנולד הפוך. "עשינו טרנזיסטורים עכשיו כי הם מוליכים יותר מעברים סיליקון אבל אחד הצעדים הבאים הוא עושה את זה תהליך אחיד יותר. כמה פרודוקטיבי הערוץ של כל טרנזיסטור עשוי להשתנות בין טרנזיסטורים."

עד כה הם בדקו רק את הטרנזיסטורים המשופרים על "סנטימטר אינץ 'סולם", בקושי מספיק כדי לקבוע אם הם מוכנים לשימוש במעבד שיכול לקחת 100 טרנזיסטורים לפעול.

ארנולד מספר הפוך כי 2020 עשוי להיות "ציר זמן אגרסיבי מאוד", עבור מחשב nanotube מלא, אבל השימוש בטכנולוגיה בקנה מידה קטן יותר יכול להיות השפעה מיידית יותר.

בגלל צינורות הם כל כך גמישים, הם מציעים גם אלטרנטיבה מבטיחה סיליקון עבור העתיד של אלקטרוניקה לביש.

"עוד יישום מבטיח באמת הוא בהפיכת מגברי תדר רדיו במהירות גבוהה מאוד לתקשורת סלולרית ותקשורת אלחוטית", אומר ארנולד, במעבדה שתתמקד בהמשך השימוש בננו-צינורות פחמן בטכנולוגיית תקשורת.

טרנזיסטורים פחמן nanotube יכול לשמש גם להציע את אותה כמות של רוחב פס על כוח נמוך יותר או רוחב פס גבוה יותר עבור אותה כמות של כוח.