Siyah Fosfor Mikroçiplerin Geleceği Olabilir mi?

Grafen uzun zamandır bilgisayar işlemcileri ve elektroniğinin geleceği olarak görülüyor. Bununla birlikte, geçtiğimiz birkaç yıl boyunca, dikkate değer iki boyutlu kristal malzemeler ortaya çıkmıştır. Yeni bir yarışmacı siyah fosfordur. Koreli bir araştırma ekibi, bu hafta malzemede nasıl ayarlanabilir bir bant boşluğu oluşturulacağını, yarı iletken olarak kullanılmasına izin verdiğini ve (potansiyel olarak) silikon için üstün bir alternatifi bulduğunu buldu..

Bu, yarı iletkenler ve grafenin geleceği için ne anlama geliyor? İnanmak İçin Görmeniz Gereken En Son Bilgisayar Teknolojisine İnanmak İçin Görmeniz Gereken En Son Bilgisayar Teknolojisi Elektronik dünyasını dönüştürmek için ayarlanan en son bilgisayar teknolojilerinin bazılarına göz atın ve Önümüzdeki birkaç yıl içinde PC'ler. ? Hadi bulalım!

Kara Fosfor

Grafen gibi, siyah fosfor bir atom kalınlığında tabakalara ayrılabilir. Bu tabaka fosforen olarak bilinir, ancak grafenden farklı olarak bu tabakalar kolayca açılıp kapatılabilen mükemmel bir yarı iletken görevi görür, umarım yeni nesil için güç gereksinimlerini büyük ölçüde azaltır 8 İnanılmaz Yeni Elektrik Üretme Yolları 8 İnanılmaz Yeni Elektrik Üretme Yolları Alternatif enerji yükselişe geçiyor, ancak tüm seçenekleri bilmiyor olabilirsiniz. İşte güç üretmenin en çılgın yeni yollarından bazıları. ultra iletken transistörlerin. Grafen son derece iletkendir, ancak doğal bir bant boşluğu yoktur ve siyah fosforun girebileceği yer burasıdır.

Üretim

Siyah fosfor, fosfor elementinin termodinamik olarak stabil bir allotropudur. Oda sıcaklığında stabil olan siyah fosfor, 'doğal olarak oluşan' bir madde değildir ve sadece 12.000 atmosfer olan son derece yüksek basınç altında beyaz fosforu ısıtmak suretiyle elde edilir. Sonuçta ortaya çıkan siyah fosfor kristalleri, 0,5 nanometre arası katmanlar arası mesafeye sahip, puckered petek katmanlara sahiptir. Buna İnanmayacaksınız: DARPA Geleceğe İlişkin Gelişmiş Bilgisayarlara Yönelik Araştırmalar: DARPA İleri Düzey Bilgisayarlara Geleceğe Yönelik Araştırma DARPA, en etkileyici ve güçlü ABD hükümetinin gizli bölümleri. Aşağıdakiler, DARPA'nın teknoloji dünyasını dönüştürmeyi vaat eden en gelişmiş projelerinden bazılarıdır. , grafene benzer başka bir özellik.

Oluşturulduktan sonra, siyah fosforun belirtilen genişlikte büyük miktarlarda üretilmesi zordur. Diğer iki boyutlu malzemelere de uygulanan geleneksel yöntem, mekanik dökülme metodudur. Bu titizlikle yavaş süreç araştırmacılar sıkıştırılmış bir toz içine bir miktar siyah fosfor ezmek, daha sonra sadece birkaç kat kalınlığında bir film oluşturmak kadar yavaşça arka katmanları soymak için yapışkan bant kullanın. Sınırlıdır ve hem imalat hem de araştırma ile sınırlıdır.

Bu yöntemin ne kadar kısıtlayıcı olduğunu fark eden Northwestern Üniversitesi'nden bir kimyager olan Mark C. Hersam, üretimi hızlandırmak için çözelti kimyası kullanarak yeni bir teknik geliştirdi. Ultrasonik tüpün tabanına bir siyah fosfor kristali ve bir çözücü yerleştirerek sıvıyı çalkalamak için hızla titreşen bir metal uç kullanırlar..

Solventle birleştirilen ortaya çıkan sonik etki, siyah fosforu, sıvının içinde asılı, istenen nanometre kalınlığında tabakalara ayırır. Araştırmacılar daha sonra bu 'mürekkebi' yüzeylere çevirerek ince siyah fosfor pullarının rasgele bir dağılımını yaratabilirler.

Ultrasonikasyon tekniği biraz daha büyük bir verim üretse ve daha hızlı bir işlem olsa da, rastgele dağılım biraz problemlidir. Siyah fosforlu araştırmacılar ve mühendisler kullanarak gerçekten verimli transistörler oluşturmak için, mühendislerin yüzeyleri daha büyük bir hassasiyetle kaplayabilmesi gerekir. Bu araştırmacılar için bir sonraki hedef.

Bant Boşluğu

Siyah fosfor çekiciliğinin en büyük avantajı doğal bant boşluğudur. Bant boşluğu veya enerji boşluğu, iletken malzemeleri yarı iletkenlerden ayıran şeydir. Bu gibi çalışır:

• Grafen, bilgisayar işlemcileri için çekici kılan mükemmel bir iletkendir. Az direnç, az ısı demektir. Ne yazık ki, henüz iletken olmayan bir duruma nasıl geçirileceğini bilmiyoruz. Grafen transistörler kapanamaz. Bu sorunu çözmenin yolları olsa da, henüz kimse onları çözmedi.
• Kara fosfor da mükemmel bir iletkendir, ancak aynı zamanda bir enerji boşluğuna sahiptir, yani malzemeden geçen enerji miktarı iletken ve yalıtkan arasında değiştirilebilir. Siyah fosforu doping ederek, geleneksel transistörleri kolayca yaratabilirsiniz. Egzotik elektronik devrelere izin vererek, gerçekten spesifik davranışlar üretmesini de sağlayabilirsiniz..

Malzeme bilimcilerini dolduran bu geniş bant aralığı budur. 3D Baskı İnsanları Nasıl Bir Gün Olabilir 3D Baskı İnsanları Nasıl Bir Gün Olası Olabilir Bioprinting nasıl çalışır? Ne basılabilir? Ve hiç bir zaman tam bir insanı basabilecek mi? heyecanla. Bu, siyah fosforun yüksek foto-hassasiyetiyle birleştirildiğinde, kimyasal algılanmadan optik devrelere kadar her şeyde kullanılan yarı iletkenleri görebilir..

Optik Devre

Kara fosfor da denir “direkt bantlı” yarıiletken. Bu nadir bir özelliktir, yani malzemenin elektrik sinyallerini etkin ve verimli bir şekilde tekrar ışığa dönüştürebilmesi, yonga üzerinde optik haberleşme için ana aday olmasını sağlar. Minnesota Üniversitesi Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü, siyah fosfor makalesinde yer alan öğrenci Nathan Youngblood'un mezunudur. Doğa Fotonik inanmaktadır:

“Optik olarak veri göndermek ve almak için kullanılabilecek ve belirli bir alt tabaka veya dalga boyuyla sınırlı olmayan tek bir malzemeyi düşünmek gerçekten heyecan verici. Bu, şu anda bilgisayar endüstrisinde şu anda bir darboğaz olan CPU çekirdeği arasında yüksek hızlı iletişim için büyük bir potansiyele sahip olabilir..”

Bir Silikon Değiştirme?

Silikon Vadisi'nin yeniden adlandırılması gerekmekle birlikte, siyah fosfor, işlemci tasarımını yeni yüksekliklere taşıyacak malzeme olabilir. İdeal olarak, Black Phosphorus, yukarıda belirtilen 'mürekkep' ile kaplanmış transistörlerin çalışma voltajını düşürecektir. Bu, kullanım sırasında üretilen ısıyı düşürür ve işlemcilerin aşırı ısınma olmadan daha hızlı bir şekilde saatlenmelerini sağlar, bu da daha fazla çekirdek eklemek için büyük ölçüde durduran bir işlemdir. Bu, talaş verimliliğini artıracaktır ve - en önemlisi - genel işlem gücü.

Moore Yasası devam edebilir 7nm IBM Chip Performansı İki Katına Çıkarır, Moore Yasasını 2018 Yılına Kadar Kanıtlar 7nm IBM Yonga Performansı İki Katına Çıkarıyor, Moore Yasasını 2018 Yılına Doğru Kanıtlıyor Geleneksel silikon bilgisayar yongalarının ilerlemesini durdurmak için bir dizi temel fiziksel sınırlama yaklaşıyor. Yeni ve radikal bir atılım, sınırları biraz daha genişletmeye yardımcı olabilir. planlandığı gibi!

Sadece Kara Fosfordan faydalanabilecek transistörler değil. Elektronikteki diğer uygulamalar şunlardır: güneş panelleri, güneş pilleri Verimli. Ucuz. Muhteşem. İşte Yeni Püskürtmeli Güneş Pillerinin Neden Verimli Olduğunu. Ucuz. Muhteşem. İşte Neden Yeni Püskürtülen Güneş Pilleri Önemlidir Güneş enerjisinin maliyeti, İngiltere'deki Sheffield Üniversitesi'nde çalışan bir takım bilim adamının bir püskürtme işlemi kullanarak güneş pili geliştirdiğini açıkladıktan sonra hızla düşmeye başladı. , Dünyayı Değiştirecek Batarya Teknolojileri Dünyayı Değiştirecek Batarya Teknolojileri Dünyayı Değiştirecek Batarya teknolojileri diğer teknolojilere göre daha yavaş büyüyor ve şu anda şaşırtıcı sayıda sektördeki uzun çadır direği. Pil teknolojisinin geleceği ne olacak? , anahtarlar, sensörler ve daha fazlası. Fakat çoğu hayret materyalinde olduğu gibi, atom seviyesindeki materyallerle çalışmak, araştırmak ve uygulamak Kuantum Bilgisayarlar: Şifrelemenin Sonu? Kuantum Bilgisayarlar: Şifrelemenin Sonu mu? Bir fikir olarak kuantum hesaplama bir süredir ortadadır - teorik olasılık başlangıçta 1982'de tanıtılmıştı. zaman alacaktır, bu nedenle optoelektronik bir bilgisayar beklemeyin Optik ve Kuantum Bilgisayarlar nasıl çalışır? Optik ve Kuantum Bilgisayarlar nasıl çalışır? Exascale Age geliyor. Optik ve kuantum bilgisayarların nasıl çalıştığını biliyor musunuz ve bu yeni teknolojiler geleceğimiz olacak mı? Minecraft oynama (Latecomer) Başlangıç ​​Kılavuzu Minecraft oynamaya (Latecomer) Başlangıç ​​Kılavuzu Minecraft için Partiye geç kaldıysanız, endişelenmeyin - bu kapsamlı başlangıç ​​kılavuzu size yardımcı oldu. yakın zamanda.

Heyecanlanmalı mıyız??

Evet tabi ki. Kelimenin tam anlamıyla hem bilgisayar hem de optik iletişimin potansiyel geleceğinden bahsediyoruz. Bununla birlikte, bir Kara Fosforlu yutturma treni üzerinde sevinmemeli ve zıplamamalıyız, çünkü görünürde kesin bir sonu olmayan uzun ve eski bir yolculuk olacak. Black Phosphorus, Graphene, Molibden Disulphide gibi şaşırtıcı materyallerin tümü geleceği değiştirmeye hazır. İstediğimiz kadar hızlı değil..

Fütüristik malzemelerden heyecanlı mısın? Yoksa hepsi sadece bir yutturmaca mı? Haydi ne düşündüğünü söyle!

Görüntü Kredileri: Shutterstock yoluyla Fablok tarafından siyah toz, Fosfor Allotropları, Kara Fosfor Ampul, Fosfor Yapısı, Wikave Commons ile DWave Chip, Flickr ile Microchip