Podría fósforo negro será el futuro de los microchips?

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El grafeno ha sido visto como el futuro de los procesadores informáticos y electrónicos. Sin embargo, durante el último par de años, han surgido algunas notables materiales de cristal de dos dimensiones. Un nuevo desafío es el fósforo negro. Esta semana, un equipo de investigación de Corea ha descubierto la manera de crear un espacio de banda sintonizable en el material, lo que le permite ser utilizado como un semiconductor, y (potencialmente) un reemplazo superior para el silicio.

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El fósforo negro

Como grafeno, fósforo negro puede ser separada en hojas de un átomo de espesor. Estos hoja son conocidos como phosphorene, pero a diferencia de grafeno estas capas actúan como una excelente semiconductor que puede convertirse fácilmente en y fuera, es de esperar bajar sustancialmente la requisitos de energía para una nueva generación transistores de ultra-conductoras. El grafeno es extremadamente conductora, pero carece de un intervalo de banda natural, y es aquí donde fósforo negros podrían intervenir.

Producción

fósforo negro es un alótropo termodinámicamente estable del elemento, el fósforo. Estable a temperatura ambiente, fósforo negro no es una sustancia ‘de origen natural` y sólo se obtiene calentando fósforo blanco bajo presión extremadamente alta, unos 12.000 atmósferas. Los cristales de fósforo negros resultantes disponen de capas de nido de abeja fruncidos, con distancia entre capas de 0,5 nanómetros, otra característica similar a grafeno.No lo vas a creer: DARPA futuros investigación en Informática AvanzadaNo lo vas a creer: DARPA futuros investigación en Informática AvanzadaDARPA es una de las partes más fascinantes y secretos del gobierno de Estados Unidos. Los siguientes son algunos de los proyectos más avanzados de la DARPA que prometen transformar el mundo de la tecnología.Lee mas

Una vez creado, el fósforo negro es difícil de fabricar en grandes cantidades a la anchura especificada. El método tradicional, también aplicado a otros materiales de dos dimensiones, es el de la exfoliación mecánica. En este muy lento investigadores proceso aplastar una cantidad de fósforo negro en un polvo comprimido, a continuación, utilizar cinta adhesiva para pelar lentamente capas hasta que crean una película sólo una pocas capas de espesor. Es limitado y limitante para la fabricación y la investigación.

Al darse cuenta de qué tan restrictiva este método es, Mark C. Hersam, un químico de la Universidad Northwestern desarrollado una nueva técnica usando la química de solución para acelerar la producción. Se colocan un cristal de fósforo negro y un disolvente en la parte inferior de un tubo de ultrasonidos, que utiliza una punta de metal que vibra rápidamente para agitar el líquido.

La acción sónico resultante, en combinación con el disolvente separa el fósforo negro en las hojas gruesas nanómetros requerido, suspendido dentro del líquido. Los investigadores pueden entonces girar-capa de este ‘tinta` sobre las superficies, la creación de una distribución aleatoria de copos de fósforo negro delgadas.

Mientras que la técnica de ultrasonidos produce un rendimiento ligeramente más grande, y es un proceso más rápido, la distribución aleatoria es algo problemático. Para crear transistores verdaderamente eficientes que utilizan los investigadores de fósforo negros e ingenieros deben ser capaces de spin-recubrir las superficies con mucha mayor precisión. Este es el próximo objetivo de los investigadores.

Gap Band

Una ventaja importante de la apelación fósforo negro es su banda prohibida natural. La brecha de banda, o brecha de energía es lo que separa los materiales conductores de semiconductores. Funciona así:

• El grafeno es un excelente conductor, que es lo que lo hace atractivo para los procesadores de las computadoras. Poca resistencia significa poco calor. Por desgracia, todavía no sabemos cómo cambiar a un estado no conductor. Los transistores de grafeno no se puede apagar. Si bien puede haber maneras de resolver este problema, ellos se quebró de nadie todavía.
• fósforo negro es también un excelente conductor, pero también tiene una brecha de energía, lo que significa la cantidad de energía que pasa a través del material se puede cambiar entre la realización y aislante. Por dopaje fósforo negro, puede crear transistores tradicionales fácilmente. También puede sintonizar para producir comportamientos muy específicos, lo que permite circuitos electrónicos exóticos.

Es este amplio intervalo de banda que llena científicos de los materiales Con emoción. Esto, combinado con la alta foto-sensibilidad fósforo negros podía ver el semiconductor que se utiliza en todo, desde detección química a la circuitería óptica.Cómo los seres humanos de impresión 3D podría ser posible un cierto díaCómo los seres humanos de impresión 3D podría ser posible un cierto día¿Cómo bioprinting trabajo? Lo que se puede imprimir? Y será nunca capaz de imprimir un ser humano completo?Lee mas

La circuitería óptica

fósforo negro también se conoce como un semiconductor “directa de banda”. Esta es una propiedad poco frecuente, es decir, el material se puede convertir con eficacia y eficiencia las señales eléctricas de nuevo a la luz, por lo que es un candidato ideal para la comunicación óptica en el chip. Universidad del departamento del estudiante de tercer ciclo Ingeniería Eléctrica e Informática Nathan Youngblood Minnesota, cuyo papel en el fósforo negro ofrecido en Nature Photonics cree:

“Es muy emocionante pensar en un solo material que se puede utilizar para enviar y recibir datos de forma óptica y no se limita a un sustrato o longitud de onda específica. Esto podría tener un enorme potencial para la comunicación de alta velocidad entre los núcleos de CPU que es actualmente un cuello de botella en la industria de la computación en este momento “.

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Un reemplazo de silicio?

Mientras que tendría que cambiar el nombre de Silicon Valley, fósforo negros podrían ser el material de llevar el diseño del procesador a nuevas alturas. Idealmente, Negro fósforo bajará la tensión de funcionamiento de los transistores recubiertas con el mencionado ‘de tinta.` Esto reducirá el calor producido durante el uso, lo que permite a los procesadores se sincronizan más rápido sin riesgo de sobrecalentamiento, un proceso que se ha estancado en gran medida a favor de la adición de más núcleos. Esto aumentaría la eficiencia de chip, y - más importante - el poder de procesamiento global.

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No son sólo los transistores que podrían beneficiarse de Negro fósforo. Otras aplicaciones dentro de la electrónica incluyen: paneles solares, células solares, baterías, interruptores, sensores, y más. Pero como con la mayoría de los materiales de maravilla, trabajando, investigando, y la implementación de materiales a nivel atómico tomará tiempo, así que no esperes un equipo optoelectrónico jugando Minecraft en cualquier momento.Eficiente. Barato. Increíble. He aquí el porqué del nuevo del aerosol-en las células solares MateriaEficiente. Barato. Increíble. He aquí el porqué del nuevo del aerosol-en las células solares MateriaEl costo de la energía solar se ajusta a caer en picado después que un equipo de científicos que trabajan en la Universidad de Sheffield en el Reino Unido anunció el desarrollo de células solares utilizando un proceso en aerosol.Lee mas

¿Hay que ser excitado?

Si por supuesto. Literalmente estamos hablando del futuro potencial de ambos informática y la comunicación óptica. Debemos, sin embargo, no se alegren y saltar a bordo de un tren bombo Negro fósforo, porque será un largo viaje de edad sin fin definitivo a la vista. materiales increíbles como Negro fósforo, como el grafeno, como disulfuro de molibdeno está todo listo para cambiar el futuro. Pero no tan rápido como nos gustaría.

¿Estás emocionado por materiales futuristas? O es todo sólo un montón de bombo? ¡Háganos saber lo que piensas!