Ar putea fi fosforul negru viitorul microcipurilor?

Grafenul a fost considerat de mult timp viitorul procesoarelor și al electronicii. Cu toate acestea, în ultimii ani, au apărut câteva materiale cristaline de două dimensiuni remarcabile. Un nou provocator este fosforul negru. În această săptămână, o echipă coreeană de cercetare și-a dat seama cum să creeze un decalaj de bandă reglabil în material, permițându-l să fie folosit ca un semiconductor și (potențial) înlocuitor superior pentru siliciu.

Ce înseamnă acest lucru pentru semiconductori și viitorul grafenului Tehnologia ultimelor computere pe care trebuie să le credeți pentru cea mai recentă tehnologie de calculator pe care trebuie să o credeți Verificați câteva dintre cele mai noi tehnologii informatice care sunt transformate în lumea electronică și PC-uri în următorii câțiva ani. Citeste mai mult ? Să aflăm!

Negru fosfor

Ca și grafenul, fosforul negru poate fi separat în foi de gros de un atom. Aceste foi sunt cunoscute sub numele de fosforene, dar spre deosebire de grafen, aceste straturi acționează ca un semiconductor excelent, care poate fi pornit și oprit cu ușurință, sperând să coboare substanțial cerințele de energie pentru o nouă generație 8 Moduri noi de neuitat de generare a energiei electrice 8 Noi moduri incredibile de generare a energiei electrice Energia alternativă este o creștere, dar este posibil să nu știți despre toate opțiunile. Iată câteva dintre cele mai nebunești moduri noi de generare a puterii. Citiți mai multe despre tranzistoare ultraconductoare. Grafenul este extrem de conductiv, dar nu are un decalaj natural de bandă, iar în acest caz fosforul negru ar putea intra.

producere

Fosfarul negru este un alotrop termodinamic stabil al elementului, fosfor. Stabil la temperatura camerei, fosforul negru nu este o substanță "naturală" și se obține numai prin încălzirea fosforului alb sub presiune extrem de ridicată, cu circa 12 000 de atmosfere. Cristalele de fosfor negre care rezultă prezintă straturi de fagure înfundate, cu o distanță între straturi de 0,5 nanometri Nu veți crede: DARPA Cercetarea viitoare în calculatoare avansate Nu veți crede: DARPA Cercetarea viitoare în calculatoarele avansate DARPA este una dintre cele mai fascinante și secretive ale guvernului american. Următoarele sunt câteva dintre cele mai avansate proiecte ale DARPA care promite să transforme lumea tehnologiei. Citiți mai multe, o altă caracteristică asemănătoare cu grafenul.

Odată creat, fosforul negru este dificil de fabricat în cantități mari la lățimea specificată. Metoda tradițională, aplicată și altor materiale bidimensionale, este cea a exfolierii mecanice. În acest proces încet încet, cercetătorii zdrobesc o cantitate de fosfor negru într-o pulbere comprimată, apoi folosesc o bandă adezivă pentru a coagula încet straturile înapoi, până când creează un film la doar câteva straturi groase. Este limitat și limitat atât la producție, cât și la cercetare.

Realizând cât de restrictivă este această metodă, Mark C. Hersam, un chimist de la Universitatea Northwestern, a dezvoltat o tehnică nouă folosind chimia soluțiilor pentru a accelera producția. Ele plasează un cristal de fosfor negru și un solvent în fundul unui tub cu ultrasunete, care utilizează un vârf de metal vibrat rapid, pentru a agita lichidul.

Acțiunea sonică rezultată, combinată cu solventul, separă fosforul negru în foile groase nanometrice necesare, suspendate în lichid. Cercetătorii pot apoi să înfășoară această "cerneală" pe suprafețe, creând o distribuție aleatorie a fulgilor subțiri de fosfor negru.

În timp ce tehnica de ultrasunete produce un randament puțin mai mare și este un proces mai rapid, distribuția aleatorie este oarecum problematică. Pentru a crea tranzistori cu adevărat eficienți, folosind cercetători cu fosfor negru, inginerii trebuie să poată acoperi suprafețele cu o precizie mult mai mare. Acesta este următorul obiectiv pentru cercetători.

Band Gap

Un avantaj major al atractivității fosforului negru este diferența de bandă naturală. Decalajul benzii sau decalajul energetic este ceea ce separă materialele conductoare de semiconductori. Funcționează așa:

• Graphene este un dirijor excelent, ceea ce îl face atractivă pentru procesoarele de calculator. Mica rezistenta inseamna putina caldura. Din păcate, nu știm încă cum să o transformăm într-un stat neconductiv. Graphene tranzistori nu se poate opri. Deși 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 gol energetic, adică cantitatea de energie care trece prin material poate fi schimbată între conductoare și izolare. Prin doparea fosforului negru, puteți crea cu ușurință tranzistoarele tradiționale. Puteți, de asemenea, să-l acordați pentru a produce comportamente cu adevărat specifice, permițând circuite electronice exotice.

Este vorba despre acest decalaj de bandă largă care umple oamenii de știință Cum ar putea fi posibilă tipărirea 3D Oamenii cum ar putea fi posibilă o imprimare 3D O zi Cum funcționează bioprintingul? Ce pot fi imprimate? Și va fi vreodată capabil să tipărească o ființă umană deplină? Citiți mai multe cu emoție. Acest lucru, combinat cu o fotosensibilitate ridicată a fosforului negru, ar putea vedea semiconductorul utilizat în orice, de la detectarea chimică până la circuitele optice.

Circuit optic

Fosfarul negru este, de asemenea, denumit a “Direct-band” semiconductor. Aceasta este o proprietate rară, adică materialul poate transforma eficient și eficient semnalele electrice înapoi la lumină, făcându-l un prim candidat pentru comunicarea optică pe chip. Universitatea din Minnesota Departamentul de Inginerie Electrica si Ingineria Calculatoare absolvent Nathan Youngblood, a carui lucrare pe fosfor negru featured in Nature Photonics crede:

“Este foarte interesant să vă gândiți la un singur material care poate fi folosit pentru a trimite și primi date optic și nu se limitează la un anumit substrat sau lungime de undă. Acest lucru ar putea avea un potențial uriaș pentru comunicarea de mare viteză între nucleele procesorului, care este acum un obstacol în industria de calculatoare chiar acum.”

O înlocuire a siliciului?

În timp ce Silicon Valley ar trebui să fie redenumit, fosforul negru ar putea fi materialul pentru a prelua designul procesorului la noi înălțimi. În mod ideal, Phosphorusul negru va reduce tensiunea de funcționare a tranzistorilor acoperite cu "cerneala" menționată mai sus. Acest lucru va reduce căldura produsă în timpul utilizării, permițând procesoarelor să fie tactate mai rapid fără supraîncălzire, proces care a rămas în mare parte blocat în favoarea adăugării mai multor miezuri. Acest lucru ar spori eficiența chipurilor și - cel mai important - puterea totală de procesare.

Legea lui Moore ar putea continua cu 7nm IBM Chip Doubles Performance, dovedind Legea lui Moore prin performanța de 7nm IBM Chip Doubles 2018, dovedind legea lui Moore prin 2018 Un număr de limite fizice fundamentale se converg pentru a pune capăt progresului chips-urilor tradiționale de siliciu pe computer. O descoperire radicală nouă ar putea ajuta la întinderea limitelor un pic mai mult. Citiți mai multe așa cum ați planificat!

Nu numai tranzistori ar putea beneficia de fosfor negru. Alte aplicații din domeniul electronicii includ: panouri solare, celule solare eficiente. Ieftin. Minunat. Iată de ce noile celule solare cu pulverizare sunt importante. Ieftin. Minunat. Iată ce se referă la noi celule solare prin pulverizare Costul energiei solare este setat să scadă precipitată după ce o echipă de oameni de știință care lucrează la Universitatea din Sheffield din Regatul Unit a anunțat dezvoltarea celulelor solare folosind un proces de pulverizare. Citește mai mult, bateriile Tehnologii de acumulatoare care vor să schimbe tehnologiile bateriei mondiale care vor schimba lumea Tehnologia bateriilor a crescut mai lent decât alte tehnologii și este acum un pol de cort lung într-un număr uluitor de industrii. Care va fi viitorul tehnologiei bateriilor? Citiți mai multe, comutatoare, senzori și multe altele. Dar, ca și cele mai multe materiale de minune, lucrul cu, cercetarea și implementarea materialelor atomice Quantum Computers: The End of Cryptography? Computerele cuantice: sfârșitul criptografiei? Calculul quantum ca o idee a fost în jur de ceva timp - posibilitatea teoretică a fost inițial introdusă în 1982. În ultimii câțiva ani, domeniul se apropia de practic. Citiți mai mult va dura ceva timp, deci nu vă așteptați la un calculator optoelectronic Cum funcționează calculatoarele optice și cuantice? Cum funcționează calculatoarele optice și cuantice? Vine Exascalul. Știți cum funcționează computerele optice și cuantice și că aceste noi tehnologii vor deveni viitorul nostru? Citește mai multe despre jocul Minecraft Ghidul începătorului (Latecomer) pentru începători la Minecraft Ghidul începătorului (Latecomer) pentru Minecraft Dacă totuși intârzieți la petrecere, nu vă faceți griji - acest ghid cuprinzător pentru începători te-a acoperit. Citiți mai multe în curând.

Ar trebui să fim excitați?

Da, desigur. Vorbim literalmente despre potențialul viitor atât al computerelor cât și al comunicării optice. Cu toate acestea, nu ar trebui să ne bucurăm și să sarăm la bordul unui tren Hype Phosphorus Hype, pentru că va fi o călătorie veche veche, fără sfârșit definitiv. Materiale uimitoare cum ar fi fosforul negru, cum ar fi Grafen, cum ar fi disulfidul de molibden, sunt toate pregătite pentru a schimba viitorul. Doar nu cât de repede am dori.

Esti incantat de materialele futuriste? Sau este doar o grămadă de hype? Spuneți-ne ce credeți!

Creditele de imagine: pudra neagră de Fablok prin Shutterstock, Phosphorus Allotropes, Ampulul fosforic negru, structura de fosfor, DWave Chip all via Wikimedia Commons, Microchip via Flickr

Explorați mai multe despre: Procesor de calculator, Geeky Science.