Vai melnais fosfors varētu būt mikroshēmu nākotne?

Reklāma

Grafēns jau sen tiek uzskatīts par datoru procesoru un elektronikas nākotni. Tomēr pēdējo pāris gadu laikā ir parādījušies daži izcili divdimensiju kristālu materiāli. Viens no jauniem izaicinātājiem ir melnais fosfors. Šonedēļ Korejas pētījumu grupa ir izdomājusi, kā to izdarīt izveidojiet noskaņojamu joslu spraugu materiālā, ļaujot to izmantot kā pusvadītāju, un (potenciāli) labāks silīcija aizvietotājs.

Ko tas nozīmē pusvadītājiem, un grafēna nākotne Jaunākās datortehnoloģijas, kas jums jāredz, lai ticētuIepazīstieties ar dažām jaunākajām datortehnoloģijām, kas nākamo gadu laikā ir pārveidotas elektronikas un personālo datoru pasaulē. Lasīt vairāk ? Noskaidrosim!

Melnais fosfors

Tāpat kā grafēnu, melno fosforu var sadalīt viena atoma biezās loksnēs. Šīs loksnes ir pazīstamas kā fosforēns, taču atšķirībā no grafēna šie slāņi darbojas kā lielisks pusvadītājs kurus var viegli ieslēgt un izslēgt, cerams, ka ievērojami pazeminot jaudas prasības jaunai paaudzei 8 Neticami jaunie elektroenerģijas ražošanas veidi

Alternatīvā enerģija ir viens no pieaugumiem, taču jūs, iespējams, nezināt par visām iespējām. Šeit ir daži no trakākajiem jaunajiem enerģijas iegūšanas veidiem. Lasīt vairāk no ultravadošiem tranzistoriem. Grafēns ir ārkārtīgi vadošs, taču tajā nav dabiskas joslu spraugas, un šajā vietā varētu iekļūt melnais fosfors.

Ražošana

Melnais fosfors ir termodinamiski stabils elementa, fosfora, allotrops. Stabils istabas temperatūrā melnais fosfors nav “dabā sastopama” viela, un to iegūst tikai karsējot balto fosforu ārkārtīgi augstā spiedienā, aptuveni 12 000 atmosfēru. Iegūtajiem melnajiem fosfora kristāliem ir rotāti šūnveida slāņi ar starpslāņa attālums ir 0,5 nanometri Tu neticēsi: DARPA nākotnes pētījumi uzlabotajos datorosDARPA ir viena no aizraujošākajām un slepenākajām ASV valdības daļām. Šie ir daži no DARPA vismodernākajiem projektiem, kas sola pārveidot tehnoloģiju pasauli. Lasīt vairāk , vēl viena līdzīga iezīme kā grafēns.

Kad melnais fosfors ir izveidots, to ir grūti ražot lielos daudzumos noteiktā platumā. Tradicionālā metode, ko piemēro arī citiem divdimensiju materiāliem, ir mehāniska lobīšanās. Šajā saudzīgi lēnajā procesā pētnieki sasmalcinātā veidā sasmalcina melnā fosfora daudzumu pulvera, pēc tam izmantojiet līmlenti, lai lēnām nomizotu slāņus, līdz tie izveido plēvi tikai dažus slāņus bieza. Tas ir ierobežots un ierobežo gan ražošanu, gan pētniecību.

Izprotot, cik šī metode ir ierobežojoša, Marks C. Hersams, Ziemeļrietumu universitātes ķīmiķis, izstrādāja a jauna tehnika, izmantojot šķīdumu ķīmiju paātrināt ražošanu. Ultraskaņas caurules apakšā viņi ievieto melna fosfora kristālu un šķīdinātāju, kurā šķidrumu uzbudina ar ātri vibrējošu metāla galu.

Iegūtā skaņas darbība apvienojumā ar šķīdinātāju atdala melno fosforu vajadzīgajās nanometra biezās loksnēs, kas suspendētas šķidrumā. Pēc tam pētnieki var šo “tinti” apvilkt uz virsmām, izveidojot nejaušu plānu melno fosfora pārslu sadalījumu.

Kaut arī ultraskaņas tehnika rada nedaudz lielāku iznākumu un ir ātrāks process, izlases veida sadalījums ir nedaudz problemātisks. Lai izveidotu patiesi efektīvus tranzistorus, izmantojot melno fosforu, pētniekiem un inženieriem jāspēj ar daudz lielāku precizitāti virsmu apgriezt ar vērpšanu. Tas ir nākamais mērķis pētniekiem.

Joslu atšķirība

Galvenā melnā fosfora pievilcības priekšrocība ir dabiskā joslu sprauga. Joslu sprauga jeb enerģijas sprauga ir tā, kas atdala vadošos materiālus no pusvadītājiem. Tas darbojas šādi:

• Grafēns ir lielisks diriģents, kas padara to pievilcīgu datoru procesoriem. Maza pretestība nozīmē nelielu karstumu. Diemžēl mēs vēl nezinām, kā to ieslēgt nevadošā stāvoklī. Grafēna tranzistorus nevar izslēgt. Lai arī var būt veidi, kā šo problēmu atrisināt, neviens pagaidām to nav uzlauzis.
• Melnais fosfors ir arī lielisks vadītājs, taču tam ir arī enerģijas sprauga, kas nozīmē, ka enerģijas daudzumu, kas iet caur materiālu, var pārslēgt starp vadošo un izolējošo. Dopējot melno fosforu, jūs varat viegli izveidot tradicionālos tranzistorus. Varat arī to noregulēt, lai iegūtu patiešām specifisku izturēšanos, ļaujot eksotiskām elektroniskām shēmām.

Tieši šī plašā diapazona sprauga aizpilda materiālu zinātnieki Kā 3D drukāšana cilvēkiem varētu būt iespējama kādu dienuKā darbojas biodruka? Ko var izdrukāt? Un vai kādreiz varēs izdrukāt pilnu cilvēku? Lasīt vairāk ar aizrautību. Tas apvienojumā ar melnā fosfora augsto fotojutīgumu varēja redzēt pusvadītāju, ko izmanto visam, sākot no ķīmiskās noteikšanas un beidzot ar optisko shēmu.

Optiskā shēma

Melnais fosfors tiek saukts arī par “tiešās joslas” pusvadītāju. Šī ir reta īpašība, kas nozīmē, ka materiāls var efektīvi un lietderīgi pārveidot elektriskos signālus atpakaļ gaismā, padarot to par galveno kandidātu mikroshēmas optiskajai komunikācijai. Minesotas Universitātes Elektrotehnikas un datortehnikas katedras absolvents Natans Youngbloods, kura raksts par melno fosforu parādīts Dabas fotonika uzskata:

“Patiešām aizraujoši ir domāt par vienu materiālu, kuru var optiski izmantot datu nosūtīšanai un saņemšanai, un tas nav ierobežots ar noteiktu substrātu vai viļņa garumu. Tam varētu būt milzīgs ātrdarbīga komunikācijas potenciāls starp CPU kodoliem, kas šobrīd ir sašaurinājums skaitļošanas nozarē. ”

Silīcija nomaiņa?

Kaut arī Silikona ieleja būtu jāpārdēvē, melnais fosfors varētu būt materiāls, kas procesora dizainu virzītu jaunos augstumos. Ideālā gadījumā melnais fosfors pazeminās tranzistoru darba spriegumu, kas pārklāts ar iepriekšminēto “tinti”. Tas pazeminās siltumu kas ražots lietošanas laikā, ļaujot pārstrādātājiem ātrāk uzkarst bez pārkaršanas - process, kas lielā mērā ir apstājies, lai pievienotu vairāk serdes. Tas palielinātu mikroshēmu efektivitāti un - pats galvenais - kopējo apstrādes jaudu.

Mūra likums var turpināties 7nm IBM Chip dubultā sniegums, pierāda Mūra likumu līdz 2018.gadamLai apturētu tradicionālo silīcija datoru mikroshēmu progresu, saplūst vairāki pamata fizikāli ierobežojumi. Radikāls jauns sasniegums varētu palīdzēt mazliet vairāk izstiept robežas. Lasīt vairāk kā plānots!

Melnais fosfors var gūt labumu ne tikai tranzistoros. Citi elektronikas lietojumi ietver: saules paneļi, saules baterijas Efektīvs. Lēts. Satriecošs. Lūk, kāpēc ir svarīgi jaunie izsmidzināmi saules elementiParedzams, ka saules enerģijas izmaksas kritīsies strauji pēc zinātnieku grupas, kas strādā Šefīldas Universitāte Apvienotajā Karalistē paziņoja par saules bateriju attīstību, izmantojot izsmidzināmu process. Lasīt vairāk , baterijas Bateriju tehnoloģijas, kas mainīs pasauliBateriju tehnoloģija ir augusi lēnāk nekā citas tehnoloģijas, un tagad tā ir gara telts staba satriecošā skaitā nozaru. Kāda būs akumulatoru tehnoloģijas nākotne? Lasīt vairāk , slēdži, sensori un citi. Bet tāpat kā lielākajai daļai brīnumu materiālu, strādājot ar, pētot un atomu līmeņa materiālu ieviešana Kvantu datori: kriptogrāfijas beigas?Kvantu skaitļošana kā ideja pastāv jau kādu laiku - teorētiskā iespēja sākotnēji tika ieviesta 1982. gadā. Dažos pēdējos gados šī joma ir tuvinājusies praktiskumam. Lasīt vairāk prasīs laiku, tāpēc negaidiet optoelektroniskais dators Kā darbojas optiskie un kvantu datori?Tuvojas Exascale laikmets. Vai jūs zināt, kā darbojas optiskie un kvantu datori, un vai šīs jaunās tehnoloģijas kļūs par mūsu nākotni? Lasīt vairāk spēlējot Minecraft (Latecomer) rokasgrāmata Minecraft iesācējiemJa tomēr kavējaties uz ballīti, neuztraucieties - šo plašo iesācēju ceļvedi jūs esat apskatījis. Lasīt vairāk kaut kad drīz.

Vai mums vajadzētu būt sajūsmā?

Jā, protams. Burtiski mēs runājam gan par skaitļošanas, gan optiskās komunikācijas iespējamo nākotni. Mums tomēr nevajadzētu priecāties un lēkt uz melnā fosfora hype vilciena, jo tas būs ilgs vecs ceļojums bez redzamām beigām. Apbrīnojami materiāli, piemēram, melnais fosfors, piemēram, grafēns, piemēram, molibdēna disulfīds, ir mainīti nākotnē. Tikai ne tik ātri, kā mums varētu patikt.

Vai jūs aizrauj futūristiski materiāli? Vai arī tas viss ir tikai hype ķekars? Paziņojiet mums, ko domājat!

Attēlu kredīti: melns pulveris Autors: Fablok, izmantojot Shutterstock, Fosfora alotropi, Melnā fosfora ampula, Fosfora struktūra, DWave čips viss, izmantojot Wikimedia Commons, Mikroshēma caur Flickr