Uhlíkové nanotrubice mohou být klíčem k rychlejším telefonům

Výzkumníci na University of Wisconsin-Madison mohou právě odemknout největší vývoj v oblasti nanotechnologií za více než dvě desetiletí a přirozeně to ovlivní váš smartphone.

V nedávném testu vědci zjistili, že nejnovější model tranzistorů s uhlíkovými nanotrubicemi držel proud 1,9krát vyšší než tradiční křemíkové tranzistory. Transistorové nanotrubičky by mohly při maximálním výkonu dosahovat až pětkrát lepšího výkonu než silikonové tranzistory.

„Tento průlom ve výkonu tranzistorů s uhlíkovými nanotrubičkami je kritickým krokem směrem k využití uhlíkových nanotrubiček v logice, vysokorychlostní komunikaci a dalších technologiích polovodičové elektroniky,“ oznámil vedoucí zpravodaj Dr. Michael Arnold v tiskové zprávě.

Počkej, ale co jsou to uhlíkové nanotrubičky? Jednoduše řečeno, jsou to válce vyrobené výhradně z atomů uhlíku. Mají nejvyšší poměr pevnosti a hmotnosti jakéhokoliv známého materiálu, který v kombinaci s jejich pružnou a pružnou strukturou z nich činí vyhledávanou alternativu ke křemíku používanému ve většině počítačových tranzistorů. Nejprve objevil v roce 1991, malé struktury zabalit punč, s uncí-pro-unce síla, která je 117 krát silnější než ocel.

Výzkumníci z NASA sice z velké části diskutovali o komerčním potenciálu, ale experimentovali s použitím uhlíkových nanotrubiček, aby vytvořili lehčí kosmická letadla a výzkumní pracovníci také oznámili potenciál ve vojenském a průmyslovém využití. Další výzkumy ukázaly, že obrazovky na bázi uhlíkových nanotrubiček jsou téměř 100krát odolnější než dotykové obrazovky typu ITO (indium cín oxidu).

V roce 2014 společnost IBM oznámila, že vyvíjejí čipy CNT, které by byly připraveny pro komerční využití do roku 2020. Wilfried Haensch, který vede výzkum nanotrubic IBM, však v té době uvedl, že společnost se stále snaží vymyslet, jak zmenšit oxid. baterie bez úniku elektrolytu.

Neexistuje žádná debata o tom, že tranzistory s uhlíkovými nanotrubičkami jsou teoreticky mnohem rychlejší než křemíkové tranzistory, ale až donedávna odstraňovaly nečistoty v nich také výzvu pro výzkumné pracovníky. Když se pěstují uhlíkové nanotrubičky, do polovodivé odrůdy potřebné pro tranzistory se vyvíjejí pouze dvě třetiny. Laboratoř Arnoldu byla schopna vytvořit podmínky, kde téměř 99,9% trubek bylo polovodivých.

Zlepšení v technologii uhlíkových nanotrubek byla v posledních několika letech rychlá, ale přetrvávají problémy, jak tuto technologii skutečně využít.

"Je toho víc, než na to přijít," vypráví Arnold Inverzní. „Nyní jsme vyrobili tranzistory, které jsou vodivější než křemíkové přechody, ale jedním z dalších kroků je učinit z něj jednotnější proces. Jak produktivní je kanál každého tranzistoru mezi tranzistory. “

Doposud testovali vylepšené tranzistory pouze v měřítku „palec po palci“, což je sotva dostačující na to, aby zjistili, zda jsou připraveni k použití v procesoru, který by mohl pracovat s 100s tranzistorů.

Arnold vypráví Inverzní že rok 2020 může být „velmi agresivní časovou osou“ pro plnohodnotný počítač s nanotrubicemi, ale použití technologie v menším měřítku by mohlo mít bezprostřednější dopad.

Vzhledem k tomu, že nanotrubice jsou tak flexibilní, nabízejí také slibnou alternativu ke křemíku pro budoucnost nositelné elektroniky.

„Další velmi slibnou aplikací je výroba vysoko-rychlostních vysokofrekvenčních zesilovačů pro mobilní komunikaci a bezdrátovou komunikaci,“ říká Arnold, jehož laboratoř se zaměří na využití uhlíkových nanotrubek v komunikačních technologiích.

Uhlíkové nanotrubicové tranzistory mohou být použity buď k nabídnutí stejného množství šířky pásma při nižším výkonu nebo vyšší šířce pásma pro stejné množství energie.