Može li crni fosfor biti budućnost mikročipova?

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 stvoriti podesiv jaz u materijalu, dopuštajući mu da se koristi kao poluprovodnik i (potencijalno) superiornu zamjenu za silicij.

Što to znači za poluvodiče i budućnost grafena Najnovija računalna tehnologija koju morate vidjeti da biste vjerovali najnoviju računalnu tehnologiju koju morate vjerovati Provjerite neke od najnovijih računalnih tehnologija koje su postavljene da transformiraju svijet elektronike i PC-ova tijekom sljedećih nekoliko godina. ? 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 kao odličan poluvodič koji se lako može uključivati ​​i isključiti, nadam se da znatno smanjuje zahtjeve za energijom za novu generaciju. 8 Nevjerojatno novi načini za proizvodnju električne energije 8 Nevjerojatni novi načini stvaranja električne energije Alternativna je energija uspon, ali možda ne znate za sve mogućnosti. Evo nekih od najluđih novih načina proizvodnje energije. 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, a dobiva se samo zagrijavanjem bijelog fosfora pod ekstremno visokim tlakom, oko 12 000 atmosfere. Dobiveni crni kristali fosfora imaju obojene slojeve saća, s razmakom između slojeva od 0,5 nanometara u koji nećete vjerovati: DARPA budućnost istraživanja naprednim računalima u koje nećete vjerovati: DARPA istraživanje u naprednim računalima DARPA je jedno od najfascinantnijih i najzanimljivijih tajni dijelovi američke vlade. Slijede neki od najnaprednijih projekata tvrtke DARPA koji obećavaju transformirati svijet tehnologije. , još jedna slična značajka grafenu.

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

Shvativši koliko je ova metoda restriktivna, Mark C. Hersam, kemičar sa Sveučilišta Northwestern, razvio je novu tehniku ​​koristeći kemiju rješenja kako bi ubrzao proizvodnju. Stavljaju kristal crnog fosfora i otapala na dno ultrazvučne cijevi koja koristi brzo vibrirajući metalni vrh za miješanje tekućine.

Rezultirajuće zvučno 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 ljuskica crnog 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 razmaku 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 ne znamo kako to prebaciti u neprovodno 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 egzotične elektroničke sklopove.

Upravo ovaj opsežni jaz koji ispunjava znanstvenike o materijalima Kako bi 3D ispis ljudi mogao biti moguć nekoga dana Kako 3D ispis ljudi može biti moguć nekoga dana Kako funkcionira biotisak? Što se može tiskati? I hoće li ikada moći ispisati potpuno ljudsko biće? 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 a “izravnom bend” poluvodiča. 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, na sveučilištu Minnesote, na odsjeku za elektrotehniku ​​i računalno inženjerstvo, čiji je rad na crnom fosforu prikazan u Photonics prirode vjeruje:

“Zaista je uzbudljivo razmišljati o jednom materijalu koji se može optički slati i primati podatke, 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..”

Zamjena silicija?

Dok 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 koja se stvara tijekom upotrebe, a procesorima se omogućuje brži rad bez pregrijavanja, proces koji se u velikoj mjeri zaustavio u korist dodavanja više jezgara. To bi povećalo učinkovitost čipova i - što je najvažnije - ukupnu moć obrade.

Mooreov zakon može se nastaviti s produktivnošću IBM-ovih čipova u parovima od 7 nm, dokazuje Mooreov zakon Tijekom 2018. 7nm performansi IBM Chip parova, dokazuju Mooreov zakon kroz 2018. Broj temeljnih fizičkih ograničenja konvergira se kako bi zaustavio napredak tradicionalnih silikonskih računalnih čipova. Radikalni novi proboj mogao bi malo više pridonijeti probijanju granica. kao što je planirano!

Ne bi samo tranzistori mogli imati koristi od crnog fosfora. Ostale primjene unutar elektronike uključuju: solarne ploče, solarne ćelije Učinkovito. Jeftini. Super. Evo zašto su nove solarne ćelije potrebne za sprej. Jeftini. Super. Evo zašto su nove solarne ćelije važne za troškove solarne energije nakon što se tim znanstvenika koji rade na Sveučilištu u Sheffieldu u Velikoj Britaniji najavio razvoj solarnih ćelija koristeći postupak spreja. , baterije Tehnologije baterija koje će izmijeniti svjetske tehnologije baterija koje će izmijeniti svjetsku baterijsku tehnologiju rastu sporije od ostalih tehnologija i sada su dugački šator u zapanjujućem broju industrija. Kakva će biti budućnost baterije? , sklopke, senzore i još mnogo toga. Ali kao i s većinom čudesnih materijala, rad s, istraživanje i primjena materijala na atomskoj razini Quantum Computers: Kraj kriptografije? Kvantna računala: kraj kriptografije? Kvantno računarstvo kao ideja postoji već neko vrijeme - teorijska je mogućnost izvorno uvedena 1982. Tijekom posljednjih nekoliko godina polje se približilo praktičnosti. će vam trebati vremena pa ne očekujte optoelektroničko računalo Kako rade optička i kvantna računala? 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? igranje Minecraft-a (Vodič za početnike) za Minecraft Vodič za početnike za Minecraft (Latecomer) Ako ipak zakasnite na zabavu, ne brinite - opisao vas je ovaj opsežni vodič za početnike. 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 krajnjeg vidika. 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 od Fabloka preko Shutterstocka, fosforni alotropi, ampula crnog fosfora, fosforna struktura, DWave čips sve putem Wikimedia Commonsa, mikročip preko Flickr