مواد دوبعدی، این فقط در مورد گرافن نیست
شما داستان را شنیده اید: چند دانشمند گرافن را زمانی کشف کردند که بارها نوار چسب را از روی لایه ای از گرافیت کشیدند. گرافن به دلیل استحکام باورنکردنی، وزن کم و ویژگی های الکترونیکی آن بسیار محبوب بوده است، اما این تنها ماده در نوع خود نیست. مواد 2 بعدی زیادی برای کاربردهای الکتریکی وجود دارد که برخی از آنها ممکن است با گرافن کار کنند و برخی دیگر می توانند در جای خود استفاده شوند.
گرافن طبیعی
گرافن دارای مزایا و خواص غیرعادی مواد است. برای استفاده از مقایسههایی که همکارم دن در پست قبلی وبلاگ خود انجام داد ، گرافن حدود 200 برابر قویتر از فولاد است و رسانایی الکتریکی و حرارتی بالاتری نسبت به مس دارد. دان رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا را به تحرک الکترون در دمای اتاق بالای آن بیش از 15000 سانتی متر مربع / (Vs) و تا 200000 سانتی متر مربع / (Vs) در اشکال خاص نسبت می دهد. یک مقاله IEEE Spectrum در اوایل سال آخرین بخش را به زبان ساده بیان می کند:
برای مثال، در دمای پایین، الکترونها میتوانند ۱۰۰ برابر سریعترین سرعتی که در سیلیکون برای یک ولتاژ معین انجام میدهند، از مواد عبور کنند.»
علاوه بر این، همانطور که قبلا ذکر کردم، وزن مواد نیز بسیار کم است – در واقع کمتر از 1 میلی گرم در متر مربع. همه اینها گرافن طبیعی را به گزینه ای عالی برای ایجاد ترانزیستورهای RF سریع و سایر وسایل الکترونیکی تبدیل می کند.
گرافن تصویر منسوب به AlexanderAIUS .
با همه اینها، گرافن در حالت طبیعی خود کاملاً بدون محدودیت نیست. همانطور که در مقاله IEEE Spectrum می بینیم ، گرافن طبیعی مانند مواد نیمه هادی دارای شکاف نواری (یا آستانه ای برای تحریکات الکترونیکی) نیست، به این معنی که شما نمی توانید جریان جریان را خاموش کنید. همانطور که قبلاً می دانید، توانایی ایجاد سوئیچ در جریان برای ایجاد منطق مهم است، به همین دلیل است که سیلیکون نیمه هادی برای الکترونیک مدرن بسیار محبوب است.
در مورد تحقیقاتی که در مسیر معرفی شکافهای باند به گرافن هستند، چطور ؟ طبق مقاله ای که ذکر کردم، ممکن است هنوز به آنجا نرسیده باشیم. شکاف باند را میتوان با چیدن لایههایی از مواد روی هم یا با بریدن آن به صورت نانوروبان ایجاد کرد، اگرچه آنها میگویند که این معمولاً یک اثر جانبی مهم را به همراه خواهد داشت: کاهش سرعت الکترون.
سایر مواد 2 بعدی
در حالی که تحقیقات و ساخت گرافن به خوبی در حال انجام است و به طور گسترده در مورد آن صحبت شده است، مواد دو بعدی دیگری نیز وجود دارند که هنوز به طور کامل مورد بررسی قرار نگرفتهاند، اما به تنهایی یا در ترکیب با گرافن امیدوارکننده هستند.
نیترید بور
برای مثال نیترید بور را در نظر بگیرید . در حالی که گرافن هیچ شکاف باندی ندارد ، نیترید بور دارای شکاف باند بسیار گسترده ای است – مانند الماس. فاصله باند آنقدر زیاد است که برای سوئیچ ها مناسب نیست، اما در عوض یک عایق خوب می سازد. پیشرفت هایی در زمینه ترکیب این ماده با گرافن برای ایجاد مدارهای فوق العاده نازک صورت گرفته است .
نیترید بور.
سیلیسین
سیلیسین که رقیب گرافن است، نسخهای با ضخامت یک اتمی از سیلیکون است که میتواند روی سطوح نقرهای رشد کند . سیلیسن با برخی از خواص مواد مشابه گرافن (مثلاً فرمیون های بدون جرم دیراک)، با تقارن گروهی پایین تر و جفت شدن مدار چرخشی قوی تر، آن را یک گام جلوتر می برد و شاید آن را برای ادغام با الکترونیک مبتنی بر سیلیکون نسبت به گرافن مناسب تر می کند .
سیلیسین. تصویر منسوب به آینداتا .
ستان ها
محققان اخیراً با استفاده از ابزارهای شبیهسازی تکلایههای دوبعدی قلع را با اتمهای فلوئور ترکیب کردند تا چیزی را که استانن مینامند، تولید کنند ، مادهای که به نظر میرسد بسیار شبیه گرافن است . محققان پیشبینی میکنند که استانن میتواند انرژی را با راندمان 100 درصد در امتداد لبههای خود در دمای اتاق هدایت کند، در حالی که مرکز آن مانند یک عایق رفتار میکند. ظاهراً چهار خط ترافیک داده با مقاومت صفر پشتیبانی می شود، دو خط در جهت مخالف در امتداد هر لبه حرکت می کنند.
به عبارت دیگر، تصور میشود که این ماده مانند سیمهای ابررسانای دوتایی و کنار هم عمل میکند. تفاوت شگفت انگیزی بین این ماده جدید و یک هادی معمولی از نظر مقاومت وجود دارد. در حالی که با یک هادی معمولی، یک سیم بلندتر مقاومت بیشتری ایجاد می کند، اما زمانی که صحبت از استانن به میان می آید، همه چیز مربوط به محل تماس نقاط انتهایی با مدار تراشه است و در نتیجه مقاومتی بدون توجه به طول ثابت می ماند.
محققان هنوز منتظر تایید آزمایشی در مورد ماده جدید خود هستند، اما اگر واقعا تایید شود، استنن میتواند چیز بزرگ بعدی بعد از گرافن باشد.
تحقیقات گرافن منجر به کشف تصادفی شیشه دو بعدی شد
سفر گرافن از آن روز سرنوشتساز در سال 2004، مسیر طولانی را طی کرده است. طبق گزارش gizmag.com ، تحقیقات گرافن منجر به کشف تصادفی نازکترین شیشه جهان در سال 2012 شد. این کشف با اندازهگیری تنها دو اتم، یک کشف واقعاً قابل توجه است.
شیشه دوبعدی زمانی به وجود آمد که دو محقق کرنل گرافن را (از طریق رسوب بخار شیمیایی) روی یک لایه مسی متصل به بستر کوارتز رشد دادند. وقتی محققان متوجه شدند که لایه گرافن تغییر رنگ داده است، تصمیم گرفتند آن را آزمایش کنند. در آن زمان آنها متوجه شدند که بخش تغییر رنگ در واقع شیشه سیلیسی است – در یک لایه یک مولکولی. اگرچه آنها هنوز نتوانسته اند این نتایج را بازتولید کنند، محققان حدس می زنند که این نوع شیشه به طور بالقوه می تواند در فناوری نانو استفاده شود .
بیشتر خواندن
- سری وبلاگ گرافن ما را در اوایل سال بررسی کنید
- لینک دانلود به صورت پارت های 1 گیگابایتی در فایل های ZIP ارائه شده است.
- در صورتی که به هر دلیل موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید به ما اطلاع دهید.
برای مشاهده لینک دانلود لطفا وارد حساب کاربری خود شوید!
وارد شویدپسورد فایل : پسورد ندارد گزارش خرابی لینک
دیدگاهتان را بنویسید