Universiteit Groningen meldt doorbraak grafeentransistors

Wetenschappers van de Rijksuniversiteit Groningen hebben de golflengte van elektronen in een grafeentransistor veranderd en het karakter van de golven waargenomen op het moment dat deze door de smalle grafeenstrook bewogen.

De natuurkundigen van het Zernike Institute for Advanced Materials van de Rijksuniversiteit Groningen hebben met hun onderzoeken volgens de Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie een belangrijk stap gezet naar de ontdekking van nieuwe quantummechanische effecten in grafeentransistoren. Grafeen is al jaren een belofte als materiaal voor nanotransistors, vanwege zijn bijzondere eigenschappen op het gebied van elektrische geleiding.

Voor het ontwikkelen van een transistor van het materiaal is onder andere van belang dat het verkleinen van de breedte van een grafeenstructuur tot een paar nanometer ervoor zou kunnen zorgen dat het metallisch grafeen zich als halfgeleidend materiaal gedraagt. De onderzoekers constateerden nu onder andere dat de elektrische geleiding stapsgewijs verandert als functie van de golflengte van de elektronen.

Voor het realiseren van quantummechanische eigenschappen is ook niet vereist dat de randen van de grafeenstructuur op atomaire schaal perfect moeten zijn, zo toont het onderzoek aan. In tegenstelling tot wat verwacht werd, mogen de randen ook ruw zijn.

Om de elektronische kwaliteit te verhogen, verwijderden de natuurkundigen het substraat van de grafeentransistor, waardoor deze laatste ging 'hangen'. Bij een volgende test willen ze wel weer een op een substraat gefabriceerde grafeenstructuur gebruiken, maar dat substraat moet dan wel zo weinig mogelijk onzuiverheden bevatten, ander is het moeilijk om de quantummechanische effecten te zien optreden.

Reacties (29)

[LooneyTunes]

En dat allemaal door een plakbandje

Geim en Novoselov ontwikkelden een eenvoudige manier om de monolaag koolstof te produceren. Ze gebruikten plakband om voorzichtig een enkele laag koolstofatomen van een blokje grafiet los te trekken.

[Reactie gewijzigd door LooneyTunes op 29 juli 2024 00:40]

[Ritzer]

Dat is een bekend broodje aap verhaal, plakband is wel een stap in het proces, maar daarna zijn er toch aardig nog wat handelingen nodig

Maar dat was niet alles. De achtergebleven friebeltjes losten Novoselov en Geim op in aceton. Daar doopten ze een plakje silicium in. Dat spoelden ze met water en propaan. Daarna bestookten ze het silicium met ultrageluid. Vervolgens bestudeerden ze het monster met een combinatie van drie microscopen.

En zie: er was grafeen. Dat was blijven kleven aan het silicium, waarschijnlijk door vanderwaalskrachten.

(bron)

Meer toegankelijke artikelen over grafeen en zijn toepassingen zijn te vinden op
Kennislink

[Bartjezz]

Stel je eens voor, krijgen we strax allemaal een supercomputer op onze schoot omdat iemand ooit het plakbandje heeft uitgevonden

Ontopic: dit is een geweldige ontwikkeling! Men zit nu tegen de snelheid van silicium aan te hikken, dit is strax niet meer, maarja, dan zit je tegen de max snelheid van grafeen aan....
Nog wat beters: door de betere geleiding hoeven er minder componenten gebruikt te worden om het signaal weer te versterken.

[Shapeshifter]

De onderzoekers constateerden nu onder andere dat de elektrische geleiding stapsgewijs verandert als functie van de golflengte van de elektronen.

Dit is wel interessant. Het klinkt als iets wat je zou observeren met een Coulombblokkade of een geleidingskwantum, maar dan met een andere fysische grondslag. Ben benieuwd of ze hier al een verklaring voor gevonden hebben...

[Reactie gewijzigd door Shapeshifter op 29 juli 2024 00:40]

[Verwijderd]

Een andere fysische grondslag.. Anders dan welke?

[Shapeshifter]

Nou, bij een Coulombblokkade krijg je een verandering in elektrische weerstand door elektrostatische repulsie. Het geleidingskwantum kun je observeren wanneer er maar 1 geleidingskanaal beschikbaar is. Beide zijn hier niet van toepassing en ik zie even niet waarom elektrische geleiding afhankelijk zou moeten zijn van de golflengte van de elektronen (misschien heeft het iets te maken met een verschil in dielektrische constante en dus refractie-index bij verschillende frequenties).

Ik ben dus benieuwd welk effect hiervoor verantwoordelijk is.

[gumbal696]

goede ontwikkelingen. hier horen we gelukkig steeds meer van. Mooie ontwikkeling om te zien. Grafeen word nieuwe toekomst.. zal nog wel 10 jaar duren voordat dit te vinden is in de techniek....

[freaky]

Is 10 jaar niet bijzonder optimistisch? Het zou bijzonder welkom zijn, dat wel . 100x snellere geleiding dan silicium. Zal wel niet 1:1 over gaan op de verwerkingssnelheid van een chip, maar neem aan dat het toch zeker zal helpen

[Huismus]

Betere geleiding = minder lekstroom = hogere clocksnelheden. Misschien dat we dan procs gaan zien rond de 10Ghz op een goeie architectuur (geen Netburst dus Intel!), al zijn er ook andere factoren die de clocksnelheid beperken.

[Kimi777]

ze hadden al testen gedaan op snelheden van 190 Ghz xD

[Gammro]

Ja, transistoren schakelen met 190GHz. Dit betekent echter niet dat een processor deze snelheid kan bereiken. Hierbij staan er immers miljoenen in één schakeling, die allemaal een kleine vertraging bijdragen. Een siliciumtransistor kan individueel ook veel sneller dan de 5GHz die we hier bij OC's zien.

[Verwijderd]

Daarom zouden ze ook meerdere clocks over 1 chip moeten gooien...
Per 10.000 transistors een eigen PLL implementeren bijvoorbeeld...

[Gammro]

Doe jij het even?
Dit zou een enorme omslag in de architectuur betekenen. Daarbij betwijfel ik of het snelheid zou opleveren, doordat de klokken asynchroon kunnen lopen heb je weer een kloktik nodig voor communicatie tussen de individuele schakelingen. Daarbij zou het een aardige overhead nodig hebben om te kijken welk deel van het proces waar gealloceerd is en om de communicatie ertussen te regelen.

Jouw idee zou volgens mij hetzelfde betekenen als multicore gaan, maar dan 1000en cores die ieder veel minder flexibel zijn en dus ook minder snel dan de huidige processoren. Ik betwijfel of je dan snelheidswinst haalt tov een 10GHz cpu.

[-Tom]

Bij het lezen van berichten als deze kan ik mij direct weer kwaad maken om de bezuinigingen die de huidige politiek in het hoger onderwijs wil doorvoeren. Maatregelen die stuk voor stuk studenten ontmoedigen om verder te studeren of voor de minder beoordeelden überhaupt de mogelijkheid om te studeren. Nederland is een kenniseconomie en ontwikkelingen als deze laten op een goede manier zien dat het ook zeker wel loont om te investeren in hoger onderwijs.

Weet iemand overigens wat er gebeurd met een doorbraak als deze? Ik neem aan dat de informatie dus ook geld waard is. Komt dit ten goede van de 'ontdekkers?' de instelling of de schatkist der Nederlanden?

[Auredium]

Wel een goede ontwikkeling weer. Ruwe randen betekend dat de apparatuur niet compleet perfect hoeft te zijn wat weer betekend dat het proces goedkoper en sneller kan worden gemaakt op den duur. Zelf volg ik grafeen al een tijdje. Ik vermoed sterk dat wij over een bepaald tijd dergelijke dingen als processors in de PC hebben zitten.

[Weyland]

Ik hoop het. En als ik het goed heb heeft dit materiaal een zelf koelende functie dus dat zal het eeuwenoude probleem van oververhitte computers tegen gaan. Can't wait!

[Maruten]

En misschien nog belangrijker: een lager verbruik.

[RielN]

Dat zegt ie ook niet

[Pyrone89]

Kijk, dit soort dingen is nu iets om trots op te zijn. Hier dienen universiteiten zich mee bezig te houden. Heel veel andere taken kunnen ze dan overlaten aan de goede hbo's, waar wat mij betreft vanaf nu keiharde eisen voor komen. Als je niet goed genoeg bent ga je maar naar het mbo

[DCG909]

Sorry, maar dat vind ik als eerstejaars HBO student een beetje als een belediging klinken.
HBO'ers zijn niet perse slechter dan universiteits studenten, ik kan bijvoorbeeld een paar dingen die de gasten van de universiteit niet konden.

Ontopic.
Het is wel schitterend dat dit in Nederland wordt ontdekt.
Nederland wordt steeds meer een kennis land, dit is zowel positief als negatief, want sommige kennis wordt hier vergaard en vertrekt dan weer.

[Romke]

Beide dient natuurlijk een verschillend doel. En er mag best wat niveauverschil erkend worden
Een universiteit doet meer onderzoek, een HBO is meer toegepaste wetenschap. (Pas de vindingen van de uni werkelijk toe)

Zo is er ook zeker een verschil tussen HBO en MBO, wat een MBO'er niet per definitie minder maakt. Goede vakkrachten zijn immers ook bijzonder waardevol.

[Pyrone89]

Ik heb dus beide gedaan en kan je vertellen dat het verschil in niveau niet tussen HBO en Universiteit bestaat (oke, inHolland en andere bij elkaar geplakte hogescholen uitgezonderd), maar juist tussen alfa vs gamma vs beta (en dan met name beta).

Ik heb een HBO en WO gamma opleiding gedaan en totaal geen niveau verschillen (wel verschillende aanpak, meer toepassen bij een vs meer lezen bij de ander). Maar als je dan kijkt hoe makkelijk alfa studies zijn en hoe moeilijk beta studies, dan is dat de plek waar je moet zoeken naar 'niveau's'. Niet HBO vs WO.

Maar nu weer on-topic: wanneer kan ik mijn PC laten draaien op 35Ghz met dit wonderlijke materiaal

[Pyrone89]

Ik ben zelf een voormalig HBO'er en zit nu op de Universiteit.

Ik bedoelde juist het tegenovergestelde te zeggen dan wat jij dacht dat ik zei.

[i-chat]

nederland is van oudsher eigenlijk al een kennis economie als je 'handel' tenminste onder kennis rekent (je moet immers weten wie wat en hoe kan verkopen - en behalve markt werking creeer je zelf relatief weinig toegevoegde waarde).

dat doen we nu nog steeds, want de kennis hoewel veel waarde is vooral een bubbel die ploft als het even wat minder gaat met de mensen die jouwe leuke ideeën willen kopen..
zolang er economische groei is zitten wij wel goed, - maar aan innovatie zit een bovengrens, waarvan ik me afvraag hoe lang het nog duurt eer we die bereiken. en of we in staat blijken met die bovengrens om te gaan...

[Gtoniser]

Waarom lees ik iedere keer weer 'Grafsteen-transistors'

Ontopic:
Goede ontwikkeling, leuk dat het in NL is, voor een klein land hebben we toch nog wel wat van de betere universiteiten/onderzoeken in ons land.