פרסומת
גרפן כבר מזמן נתפס כעתידם של מעבדי מחשבים ואלקטרוניקה. עם זאת, במהלך השנים האחרונות צצו כמה חומרי קריסטל דו-ממדיים מדהימים. מתמודד חדש אחד הוא זרחן שחור. השבוע, צוות מחקר קוריאני הבין כיצד לעשות זאת ליצור פער הניתן להתאמה בחומר, ומאפשר להשתמש בו כמוליך למחצה, ו (עלול) להחליף את הסיליקון.
מה המשמעות של זה עבור מוליכים למחצה, ו העתיד של הגרפן טכנולוגיית המחשבים האחרונה שעליך לראות כדי להאמיןבדוק כמה מהטכנולוגיות המחשוב האחרונות אשר מיועדות להפוך את עולם האלקטרוניקה והמחשבים האישיים במהלך השנים הקרובות. קרא עוד ? בוא נגלה!
זרחן שחור
כמו גרפן, אפשר להפריד זרחן שחור ליריעות עבות אטום. סדינים אלו ידועים כזרחן, אך בניגוד לגרפן שכבות אלו פועלות כ מוליך למחצה מצוין זה יכול בקלות להפעיל ולכבות, בתקווה להוריד באופן משמעותי את דרישות חשמל לדור חדש 8 דרכים חדשות להאמין לייצור חשמלאנרגיה חלופית היא העלייה, אך יתכן שלא תדעו על כל האפשרויות. להלן כמה מהדרכים החדשות והמטורפות ביותר לייצור כוח. קרא עוד של טרנזיסטורים מוליכים במיוחד. הגרפן מוליך ביותר, אך חסר פער טבעי בשטח, וכאן יכול הזרחן השחור להיכנס פנימה.
הפקה
זרחן שחור הוא אלוטרופיה יציבה תרמודינמית של היסוד, זרחן. יציב בטמפרטורת החדר, זרחן שחור אינו חומר 'המופיע באופן טבעי', והוא מתקבל רק באמצעות חימום זרחן לבן בלחץ גבוה במיוחד, כ 12,000 אטמוספרות. גבישי הזרחן השחור שהתקבלו מכילים שכבות חלת דבש מכוסות, עם מרחק בין שכבות של 0.5 ננומטר לא תאמינו: מחקר עתיד של DARPA במחשבים מתקדמיםDARPA הוא אחד החלקים המרתקים והסודיים ביותר בממשלת ארה"ב. להלן כמה מהפרויקטים המתקדמים ביותר של DARPA שמבטיחים להפוך את עולם הטכנולוגיה. קרא עוד , תכונה נוספת דומה לגרפן.
לאחר שנוצר זרחן שחור קשה לייצר בכמויות גדולות ברוחב שצוין. השיטה המסורתית, המיושמת גם על חומרים דו מימדיים אחרים, היא של פילינג מכני. בתהליך האיטי הזה בקפדנות מוחץ חוקרים כמות של זרחן שחור לדחוס אבקה, ואז להשתמש בסרט דבק כדי לקלף לאט לאט שכבות עד שהם יוצרים סרט רק כמה שכבות עבה. זה מוגבל ומגביל הן לייצור והן למחקר.
כשהוא מבין עד כמה שיטה זו מגבילת, מארק סי. הרסם, כימאי מאוניברסיטת נורת'ווסטרן פיתח א טכניקה חדשה באמצעות כימיה של פתרונות כדי להאיץ את הייצור. הם מניחים גביש של זרחן שחור וממס בחלק התחתון של הצינור הקולי, המשתמש בקצה מתכת רוטט במהירות כדי להתסיס את הנוזל.
הפעולה הקולית המתקבלת, בשילוב עם הממס, מפרידה בין הזרחן השחור ליריעות העבותות של הננומטר הנדרשות, תלויות בתוך הנוזל. לאחר מכן החוקרים יכולים לסובב את 'הדיו' הזה על משטחים, וליצור חלוקה אקראית של פתיתי זרחן שחורים דקים.
בעוד שטכניקת האולטרה סאונד מייצרת תשואה מעט גדולה יותר והיא מהירה יותר, ההתפלגות האקראית בעייתית במקצת. כדי ליצור טרנזיסטורים יעילים באמת באמצעות חוקרים ומהנדסים שחורים בזרחן חייבים להיות מסוגלים לסובב את המשטחים בדיוק רב יותר. זו המטרה הבאה עבור החוקרים.
להקת גאפ
יתרון מרכזי של משיכת זרחן שחור הוא פער הלהקה הטבעי שלה. פער הלהקה, או פער האנרגיה הוא זה שמפריד בין חומרים מוליכים למוליכים למחצה. זה עובד כך:
- גרפן הוא מוליך מצוין, וזה מה שהופך אותו לאטרקטיבי עבור מעבדי מחשבים. מעט התנגדות פירושה מעט חום. לרוע המזל, אנו עדיין לא יודעים כיצד להפוך אותו למצב לא מוליך. טרנזיסטורי גרפן לא יכולים לכבות. אמנם יתכן שיש דרכים לפתור את הבעיה, אך איש עדיין לא פיצח אותם.
- זרחן שחור הוא גם מוליך מצוין, אך יש לו גם פער אנרגיה, כלומר ניתן להחליף את כמות האנרגיה העוברת בחומר בין מוליכה לבידוד. באמצעות סמים זרחן שחור, אתה יכול ליצור טרנזיסטורים מסורתיים בקלות. אתה יכול גם לכוונן אותו לייצר התנהגויות ספציפיות באמת, ומאפשרים מעגלים אלקטרוניים אקזוטיים.
זה פער הלהקות הרחב הזה שמתמלא מדעני חומרים כיצד ניתן להדפיס בני אדם בהדפסת תלת מימד ביום מן הימיםכיצד פועלת הדפסת ביו? מה ניתן להדפיס? ויוכל אי פעם להדפיס בן אנוש מלא? קרא עוד בהתרגשות. זה, בשילוב עם הרגישות הגבוהה לצילום של זרחן שחור, יכול היה לראות את המוליכים למחצה המשמשים בכל דבר, החל מגילוי כימי למעגלים אופטיים.
מעגלים אופטיים
זרחן שחור מכונה גם מוליך למחצה "פס ישיר". זהו מאפיין נדיר, כלומר החומר יכול להמיר אותות חשמליים ביעילות וביעילות בחזרה לאור, מה שהופך אותו למועמד ראשוני לתקשורת אופטית על השבב. המחלקה להנדסת חשמל ומחשבים באוניברסיטת מינסוטה, נתן יאנגבלוד, עבודתו על זרחן שחור בהשתתפות פוטוניקה טבע מאמין:
"זה ממש מרגש לחשוב על חומר יחיד שניתן להשתמש בו כדי לשלוח ולקבל נתונים באופן אופטי ואינו מוגבל למצע או אורך גל ספציפיים. זה יכול להיות בעל פוטנציאל עצום לתקשורת במהירות גבוהה בין ליבות מעבד המהווה כרגע צוואר בקבוק בענף המחשוב ברגע זה. "
החלפת סיליקון?
בעוד שצריך לשנות את שמם של עמק הסיליקון, זרחן שחור יכול להיות החומר המוביל לעיצוב המעבד לגבהים חדשים. באופן אידיאלי, זרחן שחור יוריד את מתח ההפעלה של טרנזיסטורים מצופים 'דיו' הנ"ל. זה יוריד את החום המיוצר במהלך השימוש, ומאפשר לנעול את המעבדים מהר יותר ללא התחממות יתר, תהליך שנעצר ברובו לטובת הוספת עוד ליבות. זה יגביר את יעילות השבבים, והכי חשוב - את עיבוד כוח הכללי.
יתכן שחוק מור יימשך 7nm IBM Chip מכפיל את הביצועים, מוכיח את חוק מור עד 2018מספר מגבלות פיזיות מהותיות מתכנסות כדי להפסיק את ההתקדמות של שבבי מחשב סיליקון מסורתיים. פריצת דרך חדשה וקיצונית יכולה לעזור למתוח את הגבול עוד קצת. קרא עוד כמתוכנן!
זה לא רק טרנזיסטורים שיכולים להפיק תועלת מהזרחן השחור. יישומים אחרים בתחום האלקטרוניקה כוללים: פאנלים סולאריים, תאים סולאריים יעיל. זול. מדהים. הנה מדוע ריסוס חדש על תאים סולריים הנושאעלות האנרגיה הסולארית צפויה לרדת באופן ניכר לאחר שצוות מדענים העובד בבית אוניברסיטת שפילד בבריטניה הודיעה על פיתוח תאים סולאריים באמצעות ריסוס תהליך. קרא עוד , סוללות טכנולוגיות סוללות שהולכות לשנות את העולםטכנולוגיית סוללות צומחת לאט יותר מאשר טכנולוגיות אחרות, והיא כיום עמוד האוהל הארוך במספר תעשיות מגושמות. מה יהיה העתיד של טכנולוגיית הסוללה? קרא עוד , מתגים, חיישנים, ועוד. אבל כמו ברוב חומרי הפלא, עבודה עם, מחקר, ו יישום חומרים ברמה האטומית מחשבים קוונטיים: סוף הקריפטוגרפיה?מחשוב קוונטי כרעיון קיים כבר זמן מה - האפשרות התיאורטית הוצגה במקור בשנת 1982. במהלך השנים האחרונות התחום מתקרב למעשיות. קרא עוד ייקח זמן, אז אל תצפו מחשב אלקטרואופטיקה איך עובדים מחשבים אופטיים וקוונטים?עידן האקססקייל מגיע. האם אתה יודע כיצד מחשבים אופטיים וקוונטים עובדים והאם הטכנולוגיות החדשות הללו יהפכו לעתידנו? קרא עוד משחקת מיינקראפט המדריך למתחילים (אחרון) למיינקראפטאם אתה מאחר למסיבה, אל תדאג - מדריך למתחילים נרחב זה כיסה. קרא עוד בקרוב.
האם עלינו להתרגש?
כן כמובן. אנחנו ממש מדברים על העתיד הפוטנציאלי של מחשוב ותקשורת אופטית כאחד. עם זאת, עלינו לא לשמוח ולקפוץ על סיפון הרכבת ההייפ שחור זרחן, מכיוון שזה יהיה מסע ארוך וותיק ללא סוף מוחלט באופק. חומרים מדהימים כמו שחור זרחן, כמו גרפן, כמו מוליבדן דיסולפיד אמורים לשנות את העתיד. פשוט לא הכי מהר שאנחנו עשויים לרצות.
אתה מתרגש מחומרים עתידניים? או שהכל רק חבורה של הייפ? תן לנו לדעת מה אתה חושב!
זיכויים לתמונה: אבקה שחורה מאת פאבלוק דרך Shutterstock, זרחן אלוטרופי, אמפולה זרחן שחור, מבנה זרחן, DWave Chip הכל באמצעות Wikimedia Commons, מיקרו צ'יפ דרך פליקר
גבין הוא סופר בכיר ב- MUO. הוא גם עורך ומנהל SEO של אתר האחות הממוקדת בקריפטו של MakeUseOf, Blocks Decoded. הוא בעל תואר ראשון (Hons) בכתיבה עכשווית עם פרקטיקות באמנות דיגיטלית, הנדנדה מגבעות דבון, וכן ניסיון של למעלה מעשור של כתיבה מקצועית. הוא נהנה מכמויות תה רבות.
