Графен - життя або смерть?

Наприкінці 2013 року опубліковано два видатні статті. Один присвячений створенню генератора змінного струму або еталонної частоти на основі графена, а другий – огляд сьогодення та майбутнього графена. Отже, що чекає графен в майбутньому – життя і борошняне з вуглецевої електроніки або смерті і загартування?



Механічний генератор на основі графена
Перехід на повністю вуглецеву електромережу зажадає не тільки транзистори, резистори та конденсатори, але й коливальні і резонатори, які перетворюють прямий струм в періодичний сигнал. Вони забезпечують так звану «розблокування» або частоту посилань в чіпах, а також несе відповідальність за термін служби в телекомунікаційних мережах. Відповідно, без цього мініатюрного пристрою неможливо уявити будь-яку флеш-пам'ять, мобільний телефон або сучасне телебачення.

Найточнішими є резонатори на основі пластин, які вирізаються з монокристалічних кварців по спеціальних площинах, а якщо точність не так важлива, вони замінюють резонаторами на основі кераміки, наприклад, PZT. Тим не менш, глибока крихта всіх інженерів у світі, ця частина є майже головним блоком для стемпінгу на шляху зменшення розміру електронних пристроїв.

І тут допомогти приходять нано-електромеханічні пристрої (NEMS і MEMS), ідеологія яких науковці з Колумбійського університету спільно з колегами з Кореї, які використовуються в розробці графенових NEMS резонаторів. Але не простий, але також здатний регулювати робочу частоту протягом 14% при зміні напруги.



а. Спрощена схема створеного резонатора (в вставці SEM-мікрофотозйомка пристрою). b. Спектр передачі для відкритого контуру (S21): амплітуд (зелений) і фази (червоний). Вихідний спектр живлення для створеного резонатора графена

р.

Зміна частоти резонатора при зміні Vg

І як підтвердження практичного значення їх винаходу дослідники збирали невеликий FM-передавач з використанням графену генератора описаного вище, а потім отримали і декодували сигнал неординарної пісні PSY (Кореан, що отримати від них?!). Ви можете слухати отримані записи на сайті Nature або завантажити його тут.



Радіостанція графена. а. Електрична схема. b і c - передається і отримала сигнали, відповідно

Опубліковано в Nature Nanotechnology 17 листопада 2013 р.

Що таке майбутнє графена?
Чудова стаття, звичайно, так. З моменту відкриття цього чудового матеріалу, але створюється процесор і резонатор, контейнери на основі різних вуглецевих матеріалів. Силікон навчився друкувати на полімерах. І здається щастя. У програмі є сміливі дизайни, які отримують престижну нагороду Red Dot Design Awards. І в Європі згадують про ці магічні листи - графен.

Вже 30 років тому, коли високотемпературна надпровідність була відкрита і виправдана. Здавалося б трохи більше, щоб знайти правильну композицію, і тут це, розчин до проблем людства в плані передачі електрики для тисячоліття. Десятки тисяч вчених переключили до пошуку для тих дуже оксидних сполук, мільйонів доларів, штампів та франків (так, євро не був навіть у пам'яті в цей час) заливають на науковців, але ...

Реальність виявилася жорстким, і багато прогресу не було зроблено, все, що припало при температурі близько 180-190 К, а потім під тиском. Хоча, щоб бути справедливим, варто відзначити, що CERN використовує надпровідні магніти, в багатьох лікарнях проводиться магнітна томографія, навіть поїзди почали літати, стрибаючи, але я думаю, це тільки невелика частина того, що люди, які працювали з надпровідниками, мріяли.

Наприкінці 2013 року в рамках якого планується провести 1 млрд євро тільки в державних фондах понад 10 років, а фактично будуть приватні інвестиції. І так, Nokia і багато європейських гігантів в бізнесі теж!

Але буде цей проект доведено, що це ж гонка наукової ванності як суперпровідність 3 десятиліття тому?

У зв'язку з тим, що я дуже вражаю рецензію, написану Марком Пеповом, і опублікований в Nature лише кілька днів після публікації про графеновий резонатор.

Повідомляємо свою сутність. Графен є великим матеріалом. З одного боку він еластичний, тобто він вигинає. Закінчений в трубці, графен є вуглецевим нанотрубком, діаметр якого може діапазон від 1,5 нм до сотні нм. У той же час графен «сильна», як суперман і працьовита, як ант, здатний витримати величезні навантаження (розроблена міцність на розрив ~ 1000 GPa).

Графен, з одного боку, має практично нульові розриви смуги і дуже легкі електрони і отвори, що робить його ідеальним провідником, здатний проводити сигнали швидше, ніж будь-який інший матеріал на планеті, але це також його головний недолік. Як зупинити струм? Після того, як всі електроніка працюють за принципом / вимкнення (поточні витрати / струм заблоковано). Тобто необхідно штучно створити цю найбільш заборонену зону, або змінити парадигм: замість зовнішньої електроніки буде напругою керована електроніка, або іншими словами, деякі аналоги (пардон петун).

р.

З іншого боку, це прозоро, тобто це просто ідеально підходить як заміна для ITO в сучасних дисплеїх. Однак самі двовимірні системи не стабільні, тому проблема створення ідеального плаского покриття на будь-якій поверхні є складним науково-технічним завданням.



Складки графена. Джерело

І виходить, що в той час як графен здається суперман з столицею G замість S, ми не можемо поставити його в виробництво через Джокер ховається за ним. За підтримки цього автору рецензії наведено наступне повідомлення Тім Харпер (Tim Harper) від компанії Cientifica, що займається впровадженням нових технологій: «Немає лише руїну кремнію, якщо є дійсно хороша причина для цього». Останнє означає, що до 146% життя кремнію в якості платформи для створення мікроелектронних пристроїв ми не побачимо переходу до вуглецевої ери.

Саме тому перший етап реалізації програми буде спрямовано на пошук і створення прототипів графенових пристроїв, які, очевидно, обов'язково включають в себе резонатори, описані вище, різні датчики (навіть магнітний датчик поля був створений на основі графена).

Ми живемо в епоху великих досягнень, які можуть радикально змінити наше життя! Давайте подивимося, що 2014 приносить нам.



ПС: З Новим роком, Бабровчан!

Джерело: habrahabr.ru/post/208286/