Графенові транзистори можуть зробити комп’ютери у 1000 разів швидшими

Команда дослідників з декількох університетів об’єднала свої зусилля, щоби створити новий тип транзисторів з графену. На відміну від кремнію, логічні елементи, побудовані на графені, здатні працювати у 1000 разів швидше за своїх попередників та споживати у сотні разів менше електроенергії.

Надзвичайний графен

Традиційні транзистори спричинили революцію в електроніці через свою здатність перемикати струм в електричних колах. Контролюючи, наче кран, потік струму, транзистори значно зменшили габарити радіоприймачів, телевізорів та комп’ютерів.

Лампові прилади
До кремнієвих транзисторів в електроніці використовували вакуумні лампи. Струм у них протікав через вакуумний проміжок та контролювався електричним полем. Однак потужні лампи мали значні розміри.

У 2004 році відкриття графену розпочало серію потужних досліджень двовимірних матеріалів. Графен був визнаний надзвичайним через безліч унікальних та корисних властивостей. Головне, через його здатність проводити електричний струм у 10 разів краще за мідь, основний матеріал, який зараз використовують в електротехніці. Ба більше, навіть за кімнатних температур, графен проводив електричним струм у 250 разів краще за кремній, а разом з тим, і за будь-який інший матеріал.

Через унікальні особливості, графен невдовзі почали розглядати як основу для майбутніх транзисторів.

У дослідженні, опублікованому в журналі Nature Communications, група дослідників зі США встановила, що транзистор на базі графену може працювати краще за кремнієві транзистори, які використовуються у сучасних комп’ютерах.

“Якщо ви хочете продовжувати рухати технології вперед, нам знадобляться комп’ютери, здатні проводити більші симуляції для кліматології, дослідження космосу чи для Уолл-стріт. Щоби дійти до цього, ми більше не можемо покладатися на кремнієві транзистори.”

– пояснив Райан М. Гельфанд, доцент кафедри оптики та фотоніки CREOL, який брав участь у дослідженні.

На певному етапі вчені помітили, що зовнішнє магнітне поле, яке вони прикладали до графенової стрічки, здатне контролювати опір цієї стрічки. Все, що їм залишалось, так це використати прилеглі вуглецеві нанотрубки для збільшення та зменшення магнітного поля. Функції транзистора були реалізовані.

Збільшення або зменшення інтенсивності магнітного поля також збільшить або зменшить силу струму через цей новий тип транзистора.

Як працює (класичний) біполярний транзистор: водна модель, інфографіка.

Транзистори відіграють роль перемикачів. У послідовних та паралельних підключеннях вони утворюють логічні кола, здатні вирішувати прості арифметичні та логічні задачі. Однак швидкість наявних кремнієвих мікропроцесорів була майже незмінною протягом останніх років та варіювалась у межах 3 – 4 гігагерц (ГГц).Дослідники вважають, що каскадні логічні схеми з мікропроцесорами, побудованими на основі графену, здатні на масштабний стрибок. Такі пристрої зможуть працювати у діапазоні терагерц, тобто у тисячу разів швидше.Вони також будуть меншими та істотно ефективнішими, що дозволить виробникам пристроїв зменшувати свої технології та забезпечувати більшу функціональність, додав Гельфанд.

Nature Communications, 2017: doi:10.1038/ncomms15635

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

18 Shares:
Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

Перегляньте також
Далі

The Brain Drone Race: перші перегони дронів, якими керує сила думки

Університет Флориди провів змагання серед студентів, що захоплюються пілотуванням дронів. Головна умова – керувати квадрокоптерами можна виключно силою…
Далі

Дослідники розробили квантову пам’ять на основі ітербію

Вчені з Женевського університету розробляють новий накопичувач інформації для квантового комп’ютера. Для цього вони використовують матеріал на основі…
Коцептуальна схема майбутнього прискорювача FCC
Далі

Наступник Великого адронного колайдера? У ЦЕРН запропонували новий 100-км прискорювач

У ЦЕРН, дослідницькій організації, що відповідає за роботу Великого адронного колайдера, запропонували концептуальний дизайн нового кільцевого колайдера, який…