Može li crni fosfor biti budućnost mikročipova?

Oglas

Graphene se već dugo vidi kao budućnost računalnih procesora i elektronike. Međutim, u posljednjih nekoliko godina pojavili su se neki izvanredni dvodimenzionalni kristalni materijali. Jedan novi izazivač je crni fosfor. Ovog je tjedna korejski istraživački tim smislio kako to učiniti stvoriti prilagodljivi jaz između pojasa u materijalu, što mu omogućuje da se koristi kao poluprovodnik i (potencijalno) vrhunska zamjena za silicij.

Što to znači za poluvodiče i budućnost grafen Najnovija računalna tehnologija u koju morate vjerovatiPogledajte neke od najnovijih računalnih tehnologija koje su postavljene da transformišu svijet elektronike i osobnih računala u sljedećih nekoliko godina. Čitaj više ? Hajde da vidimo!

Crni fosfor

Poput grafena, i crni fosfor može se odvojiti u listove debljine jednog atoma. Ovi listovi su poznati kao fosforen, ali za razliku od grafena, ovi slojevi djeluju odličan poluvodič koji se lako mogu uključivati ​​i isključivati, nadamo se da značajno smanjuju vrijednost

zahtjevi za napajanje za novu generaciju 8 Nevjerojatni novi načini proizvodnje električne energijeAlternativna je energija uspon, ali možda ne znate za sve mogućnosti. Evo nekih od najluđih novih načina proizvodnje energije. Čitaj više ultra provodljivih tranzistora. Grafen je izuzetno vodljiv, ali mu nedostaje prirodni jaz između pojasa, i tu bi mogao ući crni fosfor.

Proizvodnja

Crni fosfor je termodinamički stabilan alotrop elementa, fosfor. Stabilan na sobnoj temperaturi, crni fosfor nije "prirodno prisutna" tvar i dobiva se samo zagrijavanjem bijelog fosfora pod ekstremno visokim tlakom, oko 12 000 atmosfere. Rezultirajući crni kristali fosfora sadrže naduvane slojeve saća, sa razmak između slojeva od 0,5 nanometara Nećete vjerovati: Buduće istraživanje naprednih računala DARPADARPA je jedan od najfascinantnijih i najtajnijih dijelova američke vlade. Slijede neki od najnaprednijih projekata tvrtke DARPA koji obećavaju transformirati svijet tehnologije. Čitaj više , još jedna slična značajka grafenu.

Jednom stvoreni crni fosfor teško je proizvesti u velikim količinama u određenoj širini. Tradicionalna metoda, koja se primjenjuje i na ostale dvodimenzionalne materijale, je ona mehaničkog pilinga. U ovom mukotrpnom sporu procesa, istraživači drobe količinu crnog fosfora u komprimirani praha, a zatim ljepljivom trakom polako ogulite stražnje slojeve dok ne stvore film samo nekoliko slojeva gusta. Ograničena je i ograničava se i na proizvodnju i na istraživanje.

Shvatajući koliko je ova metoda restriktivna, Mark C. Hersam, kemičar sa Sveučilišta Northwestern razvio je nova tehnika pomoću kemije rješenja kako bi se ubrzala proizvodnja. Stavljaju kristal crnog fosfora i otapala na dno ultrazvučne cijevi koja koristi brzo vibrirajući metalni vrh za miješanje tekućine.

Nastalo sonicno djelovanje, u kombinaciji s otapalom, odvaja crni fosfor u potrebne listove debljine nanometra, suspendirane unutar tekućine. Zatim istraživači mogu naliti površinu na ovu površinu stvarajući slučajnu raspodjelu tankih crnih ljuskica fosfora.

Iako tehnika ultrazvuka daje nešto veći prinos i brži je postupak, nasumična raspodjela je pomalo problematična. Da bi stvorili doista učinkovite tranzistore koristeći crni fosfor, istraživači i inženjeri moraju biti u mogućnosti da površinu premazuju s mnogo većom preciznošću. To je sljedeći cilj za istraživače.

Band Gap

Glavna prednost privlačnosti crnog fosfora je njegov prirodni jaz. Jačina u pojasu ili energetski jaz razdvaja provodne materijale od poluvodiča. Djeluje ovako:

• Graphene je izvrstan dirigent, što ga čini atraktivnim za računalne procesore. Mali otpor znači malo topline. Nažalost, još uvijek ne znamo kako to prebaciti u nekovodno stanje. Grafenski tranzistori se ne mogu isključiti Iako možda postoje načini za rješavanje ovog problema, još ih nitko nije riješio.
• Crni fosfor je također izvrstan provodnik, ali ima i energetski jaz, što znači da količina energije koja prolazi kroz materijal može biti prebačena između vodljivosti i izolacije. Dopingujući crni fosfor, lako možete stvoriti tradicionalne tranzistore. Također ga možete prilagoditi tako da stvara stvarno specifična ponašanja, omogućujući egzotična elektronička kola.

Upravo se ovaj široki jaz u rasponu ispunjava znanstvenici o materijalima Kako ljudi 3D ispisa mogu biti moguće jednog danaKako djeluje biotisak? Što se može tiskati? I hoće li ikada moći ispisati potpuno ljudsko biće? Čitaj više od uzbuđenja. Ovo, u kombinaciji s visokom fotoosjetljivošću crnog fosfora, može vidjeti poluvodič koji se koristi u svemu, od kemijske detekcije do optičkog kruga.

Optička strujna kola

Crni fosfor se također naziva i poluvodičem s direktnim opsegom. Ovo je rijetko svojstvo, što znači da materijal može učinkovito i efikasno pretvoriti električne signale u svjetlost, što ga čini glavnim kandidatom za optičku komunikaciju na čipu. Nathan Youngblood, Sveučilište u Minnesoti, odsjek za elektrotehniku ​​i računalno inženjerstvo, čiji je rad na crnom fosforu sadržanu u Photonics prirode vjeruje:

„Zaista je uzbudljivo razmišljati o jednom materijalu koji se može koristiti za slanje i primanje podataka optički, a nije ograničen na određeni supstrat ili valnu duljinu. To bi moglo imati ogroman potencijal za brzu komunikaciju između CPU jezgara, što je trenutno usko grlo u računalnoj industriji. "

Silicijska zamjena?

Iako bi se Silicijska dolina trebala preimenovati, crni fosfor mogao bi biti materijal kojim će se procesor donijeti do nove visine. U idealnom slučaju, crni fosfor će sniziti radni napon tranzistora obloženih spomenutom 'tintom'. To će smanjiti toplinu proizveden tijekom upotrebe, omogućujući procesorima brži rad bez pregrijavanja, proces koji je u velikoj mjeri zaustavljen u korist dodavanja više jezgre. To bi povećalo učinkovitost čipova i - što je najvažnije - ukupnu moć obrade.

Mooreov zakon se možda može nastaviti 7nm IBM Chip Doubles Performance, dokazuje Mooreov zakon kroz 2018. godinuBrojna temeljna fizička ograničenja konvergiraju se kako bi zaustavili napredak tradicionalnih silikonskih računalnih čipova. Radikalno novo probijanje moglo bi vam pomoći malo više produljiti granice. Čitaj više kao što je planirano!

Nisu samo tranzistori mogli imati koristi od crnog fosfora. Ostale aplikacije u sastavu elektronike uključuju: solarni paneli, solarne ćelije Učinkovit. Jeftini. Super. Evo zašto je nova solarna ćelija bitna za raspršivanjeTrošak solarne energije trebao bi se naglo smanjiti nakon tima znanstvenika koji rade u Sveučilište u Sheffieldu u Velikoj Britaniji najavilo je razvoj solarnih ćelija pomoću spreja postupak. Čitaj više , baterije Tehnologije baterija koje će promijeniti svijetTehnologija baterija raste sporije od ostalih tehnologija i sada je dugačak šator u velikom broju industrija. Kakva će biti budućnost baterije? Čitaj više , sklopke, senzore i još mnogo toga. Ali kao i s većinom čudesnih materijala, rad s, istraživanje i provođenje materijala na atomskoj razini Kvantna računala: kraj kriptografije?Kvantno računanje kao ideja postoji već neko vrijeme - teorijska je mogućnost izvorno uvedena 1982. godine. Posljednjih nekoliko godina područje se približavalo praktičnosti. Čitaj više treba vremena, tako da ne očekujte optoelektroničko računalo Kako djeluju optička i kvantna računala?Dolazi Exascale Age. Znate li kako djeluju optička i kvantna računala i hoće li ove nove tehnologije postati naša budućnost? Čitaj više igrajući Minecraft Vodič za početnike Minecrafta (Latecomer) za početnikeAko ipak kasnite na zabavu, ne brinite - opisao vas je opsežni vodič za početnike. Čitaj više bilo kada uskoro.

Trebamo li biti uzbuđeni?

Da naravno. Doslovno govorimo o potencijalnoj budućnosti računalstva i optičke komunikacije. No, ne bismo se trebali radovati i skakati u vlaku crnog fosfora, jer će to biti dugo staro putovanje, bez ikakvog konačnog cilja na vidiku. Nevjerojatni materijali poput crnog fosfora, poput grafena, poput molibdenijevog disulfida, spremni su promijeniti budućnost. Samo ne tako brzo koliko bismo možda željeli.

Jeste li uzbuđeni futurističkim materijalima? Ili je sve to samo gomila prevara? Javite nam što mislite!

Slikovni krediti: crni prah Fablok preko Shutterstoka, Alotropi fosfora, Ampula crnog fosfora, Struktura fosfora, DWave čip i sve putem Wikimedia Commonsa, Mikročip preko Flickr-a