Graphene: Cheat Sheet

Graphene - det har noe med blyanter å gjøre?
Tett, men grafen er i stand til litt mer enn en ydmyk blyantledning. Graphene er noe av et underlig materiale med bruk innen felt som spenner fra nanoteknologi til elektronikk. Det karbonbaserte materialet er klar til å forvandle databehandlingsverdenen - ved å lage skjermer som kan bøye seg som papir, turbolade internett og kanskje en dag, noe som gjør lommestore superdatamaskiner mulig.

Graphene er et karbonbasert materiale som er tippet som et gjennombrudd innen materialvitenskap, nanoteknologi og elektronikkBilde: CORE-Materials

Høres ut som noe av en overdreven - men er det noe av dette som vil skje i løpet av min levetid?
En av de første grafenbaserte teknologiene som sannsynligvis vil finne veien inn i lommen, er den fleksible skjermen. Forskere har allerede laget en gjennomsiktig grafen-berøringsskjerm som kan rulles opp som et stykke papir.

Tidlige grafenskjermbilder varierer i størrelse fra mobiltelefonskjermer opp til så store skjermer som en hjemme-TV. Materialet er et naturlig valg for en fleksibel berøringsskjerm fordi det er veldig tynt - et karbonark som bare er et tykt atom - er tøffere enn stål og leder elektrisitet ekstremt lett. Graphene er så bøyelig at forskere har vist at transistorer laget av materialet kan strekkes med opptil fem prosent og fremdeles fungerer som forventet.

Visst kan grafen gjøre mer enn bare å lage bøyde skjermer?
Det kan faktisk. Graphene ser også ut til å være et veldig lovende materiale for å lade opp hastigheten som informasjonen kan reise over internett.

Forskere ved University of Manchester fant at å binde bittesmå metalliske strukturer til grafen produserer en tyvetalls økning i mengden lys det kan høste og bli til elektrisk energi. Denne utmerkede lysinnsamlingsevnen, kombinert med den høye konduktiviteten til grafen, kan føre til kabler som er i stand til å overføre informasjon titalls eller hundrevis av ganger raskere enn de som finnes i nettverk i dag. Endring av grafen på denne måten kan også produsere solceller som er i stand til å konvertere en høy prosentandel av energien som treffer dem til strøm.

Hva med disse lommedimensjonerte superdatamaskinene da?
Graphene kan en dag gi et superraskt alternativ til silisium inne i datamaskinbrikker. Imidlertid er det et problem: grafen har problemer med å slå av. Moderne datamaskiner behandler informasjon ved hjelp av mikroprosessorer som består av milliarder av transistorer. Disse transistorene er i stand til å slå av og på elektriske kretser for å representere informasjon. I motsetning til silisiumbaserte transistorer, er grafenbaserte transistorer svært vanskelige å slå av, og inntil dette problemet er løst, vil grafentransistorer ikke være i stand til å ta silisiums plass i datamaskinprosessorer.

Eksperimenter pågår for å tilsette urenheter til grafen for å gjøre det til en bedre bytte, og hvis forskere kan løse dette problemet, kan hastigheten på datamaskiner med grafenbaserte prosessorer gjøre dagens silisiumbaserte maskiner til skamme.

Takket være den lave elektriske motstanden, kan grafen lede strøm med høy hastighet, noe som gir den muligheten til å slå transistorer av og på ekstremt raskt. Disse egenskapene lar grafentransistorer treffe hastigheter som går inn i hundrevis av GHz, noe som vil føre til at silisiumbaserte prosessorer brenner ut. I april i år viste IBM frem en grafenbasert transistor som kjører på 155 GHz, sammenlignet med opptil 40 GHz for lignende størrelse silisiumtransistorer. Grafens lave motstand betyr også at grafenbaserte brikker ville kaste bort langt mindre strøm som varme.

Før grafentransistorer finner veien inne i mikroprosessorer, kunne de finne en bruk i et bredt spekter av kommunikasjonsapplikasjoner - for eksempel signalforsterkere for mobiltelefoner eller radar - der grafenes begrensede svitsjevner ikke er så mye av problemet. Grafens egenskaper gjør det også til en kandidat for utvikling av nye gass sensorer, DNA-sequencere og komponenter i det nye databehandlingsfeltet til spintronics.

Så jeg skulle ikke forvente at en grafenmikroprosessor er i tide til iPhone 5 da?
Jeg ville ikke få håpene dine opp. En forsker som studerer grafen ved Cambridge University sa nylig til silicon.coms søsterside ZDNet UK at det kan ta ytterligere 10 til 20 år før grafen erstatter silisium inne i datamaskinbrikker. Imidlertid kan offisiell støtte hjelpe ting. Regjeringen lovet nylig £ 50 millioner for å støtte forskning på grafenbaserte teknologier.

© Copyright 2021 | pepebotifarra.com