Ogljikove nanocevke so lahko ključ do hitrejših telefonov

Raziskovalci na Univerzi Wisconsin-Madison so morda pravkar odklenili največji razvoj na področju nanotehnologije v več kot dveh desetletjih in seveda bodo vplivali na vaš pametni telefon.

Raziskovalci so v nedavnem testu ugotovili, da ima najnovejši model tranzistorjev ogljikovih nanocevk trenutno 1,9-krat večji tok kot tradicionalni silicijevi tranzistorji. V polnem potencialu lahko tranzistorji z nanocevkami opravijo do petkrat večjo zmogljivost kot silicijevi tranzistorji.

"Ta napredek pri učinkovitosti tranzistorjev ogljikovih nanocevk je pomemben napredek v smeri izkoriščanja ogljikovih nanocevk v logiki, hitrih komunikacijah in drugih tehnologijah polprevodniške elektronike," je v sporočilu za javnost napovedal glavni raziskovalec dr. Michael Arnold.

Počakaj, ampak kaj so ogljikove nanocevke? Preprosto, to so valji, ki so v celoti izdelani iz ogljikovih atomov. Imajo najvišje razmerje med trdnostjo in težo vseh znanih materialov, ki jih v kombinaciji s svojo prožno in vzmetno strukturo predstavljajo zaželena alternativa siliciju, ki se uporablja v večini računalniških tranzistorjev. Najprej odkrita leta 1991, majhne konstrukcije pakirajo udarec z močjo unče za unčo, ki je 117-krat močnejša od jekla.

Razpravljali so predvsem o komercialnem potencialu, vendar pa so raziskovalci pri NASA eksperimentirali z uporabo ogljikovih nanocevk za izgradnjo lažjih vesoljskih letal in raziskovalci poročajo tudi o potencialu v vojaški in industrijski uporabi. Druge raziskave so pokazale, da so zasloni na osnovi ogljikovih nanocevk skoraj 100-krat bolj odporni kot zasloni na dotik ITO (indijev kositrov oksid).

Leta 2014 je IBM poročal, da so razvili CNT čipe, ki bi bili pripravljeni za komercialno uporabo do leta 2020. Vendar pa je Wilfried Haensch, ki vodi raziskavo IBM-ovih nanocevk, takrat poročal, da se podjetje še vedno trudi ugotoviti, kako zmanjšati oksid. akumulatorja, ne da bi baterija puščala.

Ni razprave, da so tranzistorji ogljikovih nanocevk teoretično veliko hitrejši od silicijevih tranzistorjev, toda do nedavnega je odstranjevanje nečistoč v njih predstavljalo tudi izziv za raziskovalce. Ko se gojijo ogljikove nanocevke, se le dve tretjini razvijejo v polprevodniško vrsto, ki je potrebna za tranzistorje. Arnoldov laboratorij je lahko ustvaril pogoje, v katerih je bilo skoraj 99,9 odstotka cevi polprevodnih.

Izboljšave tehnologije ogljikovih nanocevk so bile v zadnjih nekaj letih hitre, vendar izzivi, kako dejansko uporabiti tehnologijo, ostajajo.

»Še več je, da ugotovimo,« pravi Arnold Inverse. "Izdelali smo tranzistorje, ki so bolj prevodni kot silicijevi prehodi, vendar je eden od naslednjih korakov bolj enoten proces. Kako produktivni kanal vsakega tranzistorja se lahko razlikuje med tranzistorji."

Doslej so izboljšane tranzistorje testirali samo na lestvici od palca po palci, kar je komaj dovolj, da bi ugotovili, ali so pripravljeni za uporabo v CPU, ki bi lahko delovala 100s tranzistorjev.

Arnold pove Inverse da je leto 2020 lahko „zelo agresiven časovni okvir“ za polnopravni računalnik z nanocevkami, vendar pa bi uporaba tehnologije v manjšem obsegu lahko imela bolj neposreden učinek.

Ker so nanocevke tako prilagodljive, ponujajo tudi obetavno alternativo siliciju za prihodnost nosljive elektronike.

»Še ena zelo obetavna aplikacija je pri izdelavi zelo hitrih radijskih ojačevalnikov za celične komunikacije in brezžične komunikacije,« pravi Arnold, ki se bo v laboratoriju osredotočil na uporabo ogljikovih nanocevk v komunikacijski tehnologiji.

Carbon nanotube tranzistorji se lahko uporabijo za enako količino pasovne širine pri nižji moči ali višjo pasovno širino za enako količino moči.