Nova: Carbon Nanotubes
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Wisconsin-Madison có thể vừa mở khóa sự phát triển lớn nhất về công nghệ nano trong hơn hai thập kỷ, và một cách tự nhiên, nó sẽ ảnh hưởng đến điện thoại thông minh của bạn.
Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy trong một thử nghiệm gần đây rằng mô hình mới nhất của bóng bán dẫn ống nano carbon giữ dòng điện cao hơn 1,9 lần so với bóng bán dẫn silicon truyền thống. Với tiềm năng tối đa của chúng, các bóng bán dẫn ống nano có thể hoạt động tốt hơn gấp năm lần so với các bóng bán dẫn silicon.
Tiến sĩ Michael Arnold tuyên bố trong một thông cáo báo chí, một bước đột phá về hiệu suất bóng bán dẫn ống nano carbon là một bước tiến quan trọng trong việc khai thác các ống nano carbon trong logic, truyền thông tốc độ cao và các công nghệ điện tử bán dẫn khác.
Đợi đã, nhưng ống nano carbon là gì? Đơn giản, các xi lanh của họ được làm hoàn toàn bằng các nguyên tử carbon. Chúng có tỷ lệ cường độ trên trọng lượng cao nhất so với bất kỳ vật liệu đã biết nào, kết hợp với cấu trúc linh hoạt và giống như lò xo, khiến chúng trở thành một lựa chọn thay thế cho silicon được sử dụng trong hầu hết các bóng bán dẫn máy tính. Được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1991, các cấu trúc nhỏ tạo ra một cú đấm, với cường độ ounce-ounce mạnh hơn 117 lần so với thép.
Mặc dù họ đã thảo luận phần lớn về tiềm năng thương mại, các nhà nghiên cứu tại NASA đã thử nghiệm sử dụng ống nano carbon để chế tạo máy bay không gian nhẹ hơn và các nhà nghiên cứu cũng báo cáo tiềm năng trong sử dụng quân sự và công nghiệp. Một nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng màn hình dựa trên ống nano carbon có khả năng chống chịu gần 100 lần so với màn hình cảm ứng ITO (indium tin oxide).
Năm 2014, IBM đã báo cáo rằng họ đang phát triển chip CNT sẽ sẵn sàng sử dụng cho mục đích thương mại vào năm 2020. Tuy nhiên, Wilfried Haensch, người đứng đầu nghiên cứu ống nano của IBM, đã báo cáo rằng công ty vẫn đang cố gắng tìm ra cách thu nhỏ oxit của pin mà không bị rò rỉ pin.
Không có tranh luận rằng các bóng bán dẫn ống nano carbon về mặt lý thuyết nhanh hơn nhiều so với các bóng bán dẫn silicon, nhưng cho đến gần đây, việc loại bỏ các tạp chất trong chúng cũng là một thách thức đối với các nhà nghiên cứu. Khi ống nano carbon được phát triển, chỉ hai phần ba phát triển thành loại bán dẫn cần thiết cho bóng bán dẫn. Phòng thí nghiệm Arnold Crow đã có thể tạo ra các điều kiện trong đó gần 99,9% các ống được bán dẫn.
Những cải tiến trong công nghệ ống nano carbon đã nhanh chóng trong vài năm qua, nhưng những thách thức về cách sử dụng công nghệ thực sự vẫn tồn tại.
Càng có nhiều thứ để tìm hiểu, thì Arnold Arnold kể Nghịch đảo. Hiện nay, chúng tôi đã chế tạo các bóng bán dẫn có độ dẫn điện cao hơn các chuyển đổi silicon nhưng một trong những bước tiếp theo là làm cho nó trở thành một quy trình thống nhất hơn. Làm thế nào năng suất kênh của mỗi bóng bán dẫn có thể khác nhau giữa các bóng bán dẫn.
Cho đến nay, họ chỉ thử nghiệm các bóng bán dẫn được cải tiến trên thang đo inch inch của inch, hầu như không đủ để xác định xem họ có sẵn sàng sử dụng trong CPU có thể mất 100 bóng bán dẫn để hoạt động hay không.
Arnold kể Nghịch đảo Năm 2020 có thể là một dòng thời gian rất tích cực, đó là một máy tính ống nano đầy đủ chức năng, nhưng việc sử dụng công nghệ ở quy mô nhỏ hơn có thể có tác động ngay lập tức hơn.
Bởi vì ống nano rất linh hoạt, chúng cũng cung cấp một sự thay thế đầy hứa hẹn cho silicon cho tương lai của thiết bị điện tử có thể đeo được.
Arnold Một ứng dụng thực sự hứa hẹn khác là chế tạo các bộ khuếch đại tần số vô tuyến tốc độ rất cao cho thông tin di động và truyền thông không dây, theo ông Arnold, phòng thí nghiệm sẽ tập trung vào việc sử dụng ống nano carbon trong công nghệ truyền thông.
Các bóng bán dẫn ống nano carbon có thể được sử dụng để cung cấp cùng một băng thông ở công suất thấp hơn hoặc băng thông cao hơn cho cùng một công suất.