Fosforul negru ar putea fi viitorul microcipurilor?

Publicitate

Grafenul a fost privit de mult timp ca viitorul procesoarelor și electronice. Cu toate acestea, în ultimii doi ani, au apărut câteva materiale cristaline cu două dimensiuni remarcabile. Un nou provocator este fosforul negru. Săptămâna aceasta, o echipă coreeană de cercetare și-a dat seama cum trebuie creați un decalaj de bandă reglabil în material, permițându-i să fie utilizat ca semiconductor și (potențial) un înlocuitor superior pentru siliciu.

Ce înseamnă asta pentru semiconductori și viitorul grafenului Ultima tehnologie computerizată pe care trebuie să o vedeți pentru a credeConsultați unele dintre cele mai noi tehnologii informatice, care vor fi transformate în lumea electronică și a computerelor în următorii câțiva ani. Citeste mai mult ? Să aflăm!

Fosfor negru

La fel ca grafenul, fosforul negru poate fi separat în foi groase cu un atom. Aceste foi sunt cunoscute sub numele de fosforen, dar spre deosebire de grafen, aceste straturi acționează ca un excelent semiconductor care poate fi ușor pornit și dezactivat, sperând să scadă substanțial

cerințe de putere pentru o nouă generație 8 Moduri noi de generare a energiei electrice incredibileEnergia alternativă este una în creștere, dar este posibil să nu știți despre toate opțiunile. Iată câteva dintre cele mai nebunești moduri noi de a genera energie. Citeste mai mult tranzistoarelor ultra-conductoare. Grafenul este extrem de conductiv, dar îi lipsește un decalaj natural al benzii, iar aici ar putea intra fosforul negru.

producere

Fosforul negru este un alotrop stabil termodinamic al elementului, fosforul. Stabil la temperatura camerei, fosforul negru nu este o substanță „naturală” și se obține numai prin încălzirea fosforului alb sub presiune extrem de ridicată, aproximativ 12.000 de atmosfere. Cristalele de fosfor negru care rezultă prezintă straturi de fagure înăbușite cu distanța între straturi de 0,5 nanometri Nu o vei crede: cercetarea DARPA viitoare în calculatoare avansateDARPA este una dintre cele mai fascinante și secrete părți ale guvernului SUA. Următoarele sunt câteva dintre cele mai avansate proiecte DARPA care promit să transforme lumea tehnologiei. Citeste mai mult , o altă caracteristică similară cu grafenul.

Odată creat, fosforul negru este greu de fabricat în cantități mari la lățimea specificată. Metoda tradițională, aplicată și altor materiale bidimensionale, este cea a exfolierii mecanice. În acest proces dureros de lent cercetătorii strivesc o cantitate de fosfor negru într-un comprimat pulbere, apoi utilizați banda adezivă pentru a curăța încet straturile din spate până când creează o peliculă doar câteva straturi gros. Este limitat și limitează atât producția, cât și cercetarea.

Realizând cât de restrictivă este această metodă, Mark C. Hersam, un chimist la Universitatea Northwestern a dezvoltat un tehnică nouă folosind chimia soluțiilor să accelereze producția. Acestea plasează un cristal de fosfor negru și un solvent în fundul unui tub cu ultrasunete, care folosește un vârf de metal cu vibrație rapidă pentru a agita lichidul.

Acțiunea sonică rezultată, combinată cu solventul separă fosforul negru în foile groase de nanometru necesare, suspendate în lichid. Cercetătorii pot apoi să învelească această „cerneală” pe suprafețe, creând o distribuție aleatoare a fulgilor de fosfor negru subțiri.

În timp ce tehnica de ultrasunetare produce un randament puțin mai mare și este un proces mai rapid, distribuția la întâmplare este oarecum problematică. Pentru a crea tranzistoare cu adevărat eficiente, folosind cercetătorii și inginerii cu fosfor negru, trebuie să fie capabil să învelească suprafețele cu o precizie mult mai mare. Acesta este următorul obiectiv pentru cercetători.

Band Gap

Un avantaj major al apelului la fosfor negru este decalajul natural al benzii. Diferența de bandă sau decalajul energetic este ceea ce separă materialele conductoare de semiconductori. Funcționează așa:

• Grafenul este un conductor excelent, ceea ce îl face atractiv pentru procesoarele de calculatoare. Putina rezistenta inseamna putina caldura. Din păcate, nu știm încă cum să o transformăm într-o stare non-conductivă. Tranzistoarele grafene nu se pot opri. Cu toate că pot exista modalități de a rezolva această problemă, nimeni nu le-a spart.
• Fosforul negru este, de asemenea, un conductor excelent, dar are și un decalaj de energie, ceea ce înseamnă că cantitatea de energie care trece prin material poate fi schimbată între conductoare și izolatoare. Prin doparea fosforului negru, puteți crea tranzistoare tradiționale cu ușurință. De asemenea, îl puteți regla pentru a produce comportamente cu adevărat specifice, permițând circuite electronice exotice.

Acest interval de bandă larg este cel care umple oamenii de știință de materiale Modul în care oamenii de imprimare 3D ar putea fi posibile în unele zileCum funcționează bioprinting-ul? Ce poate fi tipărit? Și veți putea vreodată să imprimați o ființă umană deplină? Citeste mai mult cu nerăbdare. Acest lucru, combinat cu sensibilitatea înaltă a fotografiei cu fosforul negru ar putea vedea semiconductorul folosit în orice, de la detectarea chimică la circuitele optice.

Circuite optice

Fosforul negru este de asemenea denumit semiconductor „bandă directă”. Aceasta este o proprietate rară, ceea ce înseamnă că materialul poate converti în lumină semnalele electrice în mod eficient și eficient, ceea ce îl face un candidat primordial pentru comunicarea optică pe cip. Universitatea din Minnesota Departamentul de Inginerie Electrică și Calculatoare, Nathan Youngblood, a cărui hârtie pe fosfor negru prezentat în Fotonica naturii crede:

„Este foarte interesant să ne gândim la un singur material care poate fi utilizat pentru a trimite și primi date optic și nu se limitează la un substrat sau o lungime de undă specifică. Acest lucru ar putea avea un potențial imens de comunicare de mare viteză între nucleele procesorului, care este în prezent un blocaj în industria calculatoarelor. ”

O înlocuire a siliconului?

În timp ce Silicon Valley ar trebui să fie redenumită, fosforul negru ar putea fi materialul pentru a duce designul procesorului la noi înălțimi. În mod ideal, Fosforul Negru va scădea tensiunea de funcționare a tranzistoarelor acoperite cu „cerneala” menționată. Aceasta va scădea căldura produs în timpul utilizării, permițând procesoarelor să fie mai repede fără supraîncălzire, un proces care în mare măsură a fost în favoarea adăugării miezuri. Acest lucru ar spori eficiența cipurilor și - cel mai important - puterea de procesare totală.

Legea lui Moore poate continua 7nm IBM Chip Doubles Performance, demonstrează Legea lui Moore până în 2018Câteva limite fizice fundamentale converg pentru a pune capăt progresului cipurilor de computer tradiționale din siliciu. O nouă descoperire radicală ar putea ajuta la întinderea limitelor un pic mai mult. Citeste mai mult conform planului!

Nu sunt doar tranzistorii care ar putea beneficia de Fosforul Negru. Alte aplicații electronice includ: panouri solare, celule solare Eficient. Ieftin. Minunat. Iată de ce contează noile celule solare prin pulverizareCostul energiei solare va fi scăzut în mod precipitat, după ce o echipă de oameni de știință lucrează în cadrul Universitatea din Sheffield din Regatul Unit a anunțat dezvoltarea celulelor solare folosind un spray-on proces. Citeste mai mult , baterii Tehnologii cu baterii care vor schimba lumeaTehnologia acumulatorilor a crescut mai lent decât alte tehnologii și este acum polul cort lung într-un număr uluitor de industrii. Care va fi viitorul tehnologiei cu baterii? Citeste mai mult , întrerupătoare, senzori și multe altele. Dar la fel ca în majoritatea materialelor minunate, cu care lucrează, cercetând și implementarea materialelor la nivel atomic Calculatoare cuantice: Sfârșitul criptografiei?Calculul cuantic ca idee a existat de ceva vreme - posibilitatea teoretică a fost introdusă inițial în 1982. În ultimii ani, domeniul s-a apropiat mai mult de practic. Citeste mai mult va dura timp, așa că nu vă așteptați un computer optoelectronic Cum funcționează calculatoarele optice și cuantice?Epoca Exascale vine. Știți cum funcționează calculatoarele optice și cuantice și aceste noi tehnologii vor deveni viitorul nostru? Citeste mai mult jucând Minecraft Ghidul începătorului (Latecomer) pentru MinecraftDacă întârziați la petrecere, totuși, nu vă faceți griji - acest ghid extins pentru începuturi v-a acoperit. Citeste mai mult oricând în curând.

Ar trebui să fim încântați?

Da, desigur. Vorbim literal despre viitorul potențial al comunicării optice și al calculului. Cu toate acestea, nu ar trebui să ne bucurăm și să sărim la bordul unui tren de hype cu fosfor negru, deoarece va fi o călătorie veche, fără niciun sfârșit definitiv la vedere. Materiale uimitoare precum Fosforul Negru, precum Grafenul, precum Disulfura Molibdenului sunt toate setate să schimbe viitorul. La fel de repede nu ne-am dori.

Ești încântat de materiale futuriste? Sau este doar o grămadă de hype? Spuneți-ne ce credeți!

Credite imagine: pudra neagra de Fablok prin Shutterstock, Alotropuri de fosfor, Ampulă de fosfor negru, Structura fosforului, Chip DWave totul prin Wikimedia Commons, Microchip prin Flickr