Nanoelectronics di Graphene:

Nayak, Shemella e la loro squadra hanno descritto i loro risultati nel rapporto “lacune di energia in Graphene Zero-Dimensionale Nanoribbons„ pubblicato nell'emissione del 23 luglio delle lettere di fisica applicata.

Sotto forma d'un nastro lungo del nanoscale 1-D, che assomiglia al legare di pollo molecolare, il graphene dimostra le proprietà elettriche uniche che comprendono il comportamento metallico o semiconduttore. Quando i brevi segmenti di questo nastro sono isolati in zero-dimensionale molto piccolo (0-D) suddivide “nanorectangles,„ dove la larghezza è misurata in atomi, sono classificati come nanoribbons chiamati del graphene di zigzag “o„„ “della poltrona. Entrambi i tipi di nanorectangles hanno proprietà uniche ed affascinanti.

Nayak, Shemella ed il gruppo hanno preso i nanoribbons 1-D ed hanno assettato la lunghezza giù ad alcuni nanometri, in modo da la lunghezza era soltanto alcune volte maggior della larghezza. Le lunghezze dei nanorectangles zero-dimensionali risultanti del graphene hanno avute effetti liberi e distinti sulle proprietà del materiale.

La squadra ha usato le simulazioni meccaniche di quantum con possibilità preventiva per effettuare questo lavoro. Il loro studio di calcolo ha indicato per la prima volta che la lunghezza di graphene può essere usata per maneggiare e sintonizzare lo spacco di energia del materiale. Ciò è importante perché le lacune di energia determinano se il graphene è metallico o semiconduttore.

Generalità, quando il graphene è sintetizzato, ci è una miscela dei materiali a semiconduttore e metallici. Ma i risultati del Nayak danno a ricercatori un modello che dovrebbe permetterlo di fare espressamente gli interi gruppi di uno o l'altro.

Questa ricerca è un primo punto importante, Nayak e Shemella hanno detto, dato che sviluppando un senso ammassare il graphene metallico dei prodotti che potrebbe l'un giorno sostituire il rame come il materiale primario di interconnessione su quasi tutti i chip di computer.

Il formato dei chip di computer ha ristretto drammaticamente durante la decade passata, ma recentemente ha colpito un impasse, Nayak ha detto. Come il rame collega ottenere più piccolo, gli aumenti di resistenza del rame e la relativa capacità di condurre l'elettricità si degrada. Ciò significa che pochi elettroni possono passare con successo attraverso il rame e tutti gli elettroni prolungati sono espressi come calore. Questo calore può avere effetti negativi sia sulla velocità che sulla prestazione del chip di computer.

I ricercatori sia nell'industria che nell'accademia stanno cercando i materiali alternativi per sostituire il rame come collega. Graphene potrebbe essere un successore possibile da ramare, Nayak ha detto, a causa della conducibilità eccellente dei graphene metallici. Anche alla temperatura ambiente, gli elettroni passano che non richiede sforzo, vicino alla velocità della luce e con poca resistenza, attraverso graphene metallico. Ciò quasi assicurerebbe che un'interconnessione del graphene rimanesse molto più fredda di un'interconnessione di rame dello stessa taglia.

Probabilmente sarà anni prima che un'interconnessione del graphene sia realizzata, ma le aziende di calcolatore del maggiore compreso IBM e Intel hanno preso l'avviso del materiale. Nayak ha detto che il graphene è attualmente inoltre “un tema di attualità„ nell'accademia.

I nanotubes del carbonio, che essenzialmente sono fatti di graphene rolled-up, sono un altro erede potenziale per sostituire il rame poichè il materiale primario utilizzato per collega. Ma soffrono dalle battute d'arresto simili a quelle di graphene, Nayak ha detto. Quando i nanotubes singolo-murati del carbonio sono sintetizzati, circa un terzo del gruppo è metallico ed i due terzi rimanenti sono semiconduttori. Sarebbe estremamente difficile da separare i due su una scala totale, Nayak ha detto. Al contrario, la ricerca recente a Rensselaer ed altrove mostra che il graphene potrebbe essere prodotto in un senso più controllato.

“Fondamentalmente, a questo punto, il graphene mostra che molto potenziale per uso dentro collega come pure i transistori,„ Nayak ha detto.

È inoltre possibile che il graphene a semiconduttore potrebbe l'un giorno essere usato al posto di silicone come il semiconduttore primario utilizzato in tutti i chip di computer, ma la ricerca su questa possibilità è ancora estremamente preliminare, Nayak ha detto.

Con Nayak e Shemella, altri autori della carta includono Pulickel il M. Ajayan, il professore del Henry Burlage di scienza e dell'ingegneria dei materiali a Rensselaer, così come i dottorandi Yiming Zhang di fisica di Rensselaer ed il Mailman di Mitch.

Il progetto di ricerca continuo è costituito un fondo per dal centro New York del fuoco di interconnessione a Rensselaer, al National Science Foundation ed all'ufficio della ricerca navale. I calcoli sono effettuati con supporto dal centro di ricerca scientifico di calcolo e con l'uso della macchina blu del gene di IBM con un sussidio per la ricerca comune (SUR) dell'università a Rensselaer.

Circa Rensselaer

L'istituto politecnico di Rensselaer, fondato in 1824, è la più vecchia università tecnologica della nazione. L'università offre il celibe, padrone e gradi di laurea nell'ingegneria, le scienze, tecnologia dell'informazione, l'architettura, amministrazione e gli studi umanistici e le scienze sociali. I programmi dell'istituto serviscono gli studenti non laureati, i dottorandi ed i professionisti lavoranti intorno al mondo. La facoltà di Rensselaer è conosciuta per la superiorità nella ricerca condotta in una vasta gamma dei campi, con particolare rilievo in biotecnologia, nanotecnologia, tecnologia dell'informazione e le arti e la tecnologia di mezzi d'informazione. L'istituto è ben noto per il relativo successo nel trasferimento della tecnologia dal laboratorio nel mercato in modo che le nuove scoperte ed invenzioni avvantaggino la vita umana, proteggano l'ambiente e rinforzino lo sviluppo economico.

Contatto: Michael Mullaney
mullam@rpi.edu
518-276-6161
Istituto politecnico di Rensselaer

Graphene Nanoelectronics 1

Titolo: Una rappresentazione delle scanalature di conduzione su un nanoribbon del graphene connesso con i contatti dell'oro. I ricercatori ritengono che proprietà conduttive estremamente efficienti dei graphene possano essere sfruttati per uso in nanoelectronics.

Accreditamento: Accreditamento di foto: Rensselaer/Philip Shemella

Graphene Nanoelectronics 2

Titolo: Una rappresentazione delle scanalature di conduzione su un nanoribbon del graphene connesso con i contatti dell'oro. I ricercatori dell'istituto politecnico di Rensselaer hanno dimostrato per la prima volta che la lunghezza, così come la larghezza, di graphene direttamente urta le proprietà di conduzione del materiale.

Accreditamento: Accreditamento di foto: Rensselaer/Philip Shemella

Graphene Nanoelectronics 3

Titolo: Una rappresentazione delle scanalature di conduzione su un nanoribbon del graphene connesso con i contatti dell'oro. Quando il graphene è sintetizzato, provoca generalmente una miscela dei materiali a semiconduttore e metallici. Ma una scoperta a Rensselaer dà a ricercatori un modello che dovrebbe permetterlo di fare espressamente gli interi gruppi di uno o l'altro. Ciò è un primo punto importante per sviluppare un senso ammassare il graphene metallico dei prodotti, in grado di l'un giorno sostituire il rame come il materiale primario di interconnessione su quasi tutti i chip di computer.

Accreditamento: Accreditamento di foto: Rensselaer/Philip Shemella