Графен и другие двумерные материалы могут быть использованы для создания крошечных микрочипов посредством процесса складывания, получившего название «нанооригами». Результатом разработки может стать новое поколение меньших, более быстрых и экологически чистых устройств «стрейнтроника».

Исследователи из Университета Сассекса первыми изобрели процесс, который создает «изгибы» и складки на двухмерном листе графена, состоящем из одного слоя атомов углерода, который, в свою очередь, может быть использован для создания самых маленьких микрочипов. .

Искажения в графене приводят к тому, что наноматериал принимает свойства транзистора, ученые раскрывают в статье, опубликованной в журнале ACS Nano¹. Таким образом, обработанная таким образом полоса графена может быть преобразована в микрочип, который в сотни раз меньше, чем те, которые используются в современных устройствах.

Одно из наиболее очевидных и непосредственных преимуществ этой техники – которую исследователи окрестили «нанооригами» – повышение скорости работы компьютеров и мобильных телефонов при одновременном уменьшении размера и веса таких устройств.

Мы механически создаем изломы в слое графена. Это немного похоже на нанооригами. Использование этих наноматериалов сделает наши компьютерные чипы меньше и быстрее.

Алан Далтон, профессор, Школа математики и физики, Университет Сассекса

Далтон называет этот вид технологии «стрейнтроникой» и подчеркивает тот факт, что процесс складывания открывает пространство внутри устройств, продолжая объяснять, что это развитие происходит в абсолютно критический момент. Это потому, что производители компьютеров находятся на пределе возможностей традиционной полупроводниковой технологии.

Введение в Straintronics

Термин «стрейнтроника» относится к совершенно новой области физики конденсированных сред², в которой материалы подвергаются физическим нагрузкам. 2D-материалы, такие как графен, долгое время были предметом подобных стрейнтронике «экспериментов по деформации», изменения которых демонстрируют влияние как на электронные, так и на наномеханические свойства³.

В частности, графеновые наноленты при воздействии физических нагрузок могут начать действовать так, как если бы они подвергались воздействию сильного магнитного поля.

Но до сих пор эти влияния плохо изучены. Выводы команды Университета Сассекса могут помочь в некоторой путанице, связанной с графеном и стрейнтроникой.

Помимо измерения влияния складывания, складывания и схлопывания графена на эти свойства, команда также использовала метод, называемый наномеханической атомно-силовой микроскопией, чтобы исследовать, как процессы влияют на жесткость графена.

Что-то, что могло бы сделать эти стрейнтронные графеновые микрочипы более экологически чистыми, а также дать им преимущество перед другими развивающимися технологиями.

Более экологичный микрочип

Графен уже является материалом, который славится своей прочностью и гибкостью, а также своей теплопроводностью и электромагнитной проводимостью, но увеличение его жесткости за счет точного складывания означает, что его можно использовать в микрочипе без добавления добавок.

Мы показали, что вместо добавления посторонних материалов в устройство можно создавать структуры из графена и других 2D-материалов, просто добавляя в структуру преднамеренные изгибы. Сделав такую ​​гофру, мы можем создать интеллектуальный электронный компонент, такой как транзистор или логический вентиль.

Д-р. Манодж Трипати, исследователь и ведущий автор статьи, Университет Сассекса

Отказ от дополнительных материалов в микрочипах означает, что в дополнение к увеличению скорости, процесс нанооригами может обеспечить экологический и устойчивый технологический прорыв.

Этот потенциал усиливается тем фактом, что микрочип может работать при комнатной температуре. Это не только дает стрейнтронным устройствам преимущество в экономии энергии, но также означает, что они имеют преимущество перед спинтронными устройствами, основанными на магнитном эффекте, проявляющемся на квантовом уровне, которые должны работать в ультрахолодных условиях.

«В конечном итоге это сделает наши компьютеры и телефоны в будущем в тысячи раз быстрее», – заключает Далтон. «Все, что мы хотим сделать с компьютерами – чтобы ускорить их – можно сделать, сморщив графен вот так».

Ссылки

1. Трипати. М., Ли. Ф., Михаил. А., и др., [2021]«Структурные дефекты модулируют электронные и наномеханические свойства 2D-материалов», ACS NANO, [https://doi.org/10.1021/acsnano.0c06701]

2. Бухараев. А.А., Звездин. А.К., Пятатков. AP, и др., [2018]«Стрейнтроника: новое направление в микро-, наноэлектронике и материаловедении», Advances in Physical Sciences, [https://doiorg/103367/UFNe201801038279

3. Азадпарвар. М., Черагчи. Х., [2019]«Стрейнтроника в графеновых нанолентах», [arXiv:1912.02017]

Отказ от ответственности: мнения, выраженные здесь, принадлежат автору, выраженному в их личном качестве, и не обязательно отражают точку зрения AZoM.com Limited T / A AZoNetwork, владельца и оператора этого веб-сайта. Этот отказ от ответственности является частью Условий использования этого веб-сайта.