Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door , , 30 reacties

Onderzoekers hebben een methode ontwikkeld om de elektrische geleidbaarheid van grafeen te beÔnvloeden. Door het grafeen met een laser te beschijnen, wisten zij het materiaal te laten omschakelen van een geleider naar een isolator.

Grafeen was, dankzij de toevoeging van metallische 'verontreinigingen', al inzetbaar als halfgeleider. Het schakelen tussen geleider en isolator is dan echter, net als bij reguliere halfgeleiders, afhankelijk van elektrische impulsen. Onderzoekers van de Argentijnse Córdoba-universiteit, een Argentijns onderzoekscentrum, een Spaans nanotechnologie-instituut en een Duitse technische hogeschool hebben echter lasers gebruikt om de elektrische eigenschappen van grafeen te beïnvloeden.

Zij ontdekten dat het beschijnen van grafeen met een mid-infrarode laser een zogeheten band-gap in het grafeen kan induceren. Zo'n band-gap maakt het moeilijk voor elektronen om door het materiaal te stromen, waardoor effectief een elektrische isolator wordt gerealiseerd. Op die manier kan de elektrische geleidbaarheid van grafeen door middel van lasers worden geregeld, wat de weg vrijmaakt voor opto-elektronische schakelingen. Grafeen zou als bouwsteen voor optische communicatieschakelingen kunnen dienen.

Grafeen
Moderatie-faq Wijzig weergave

Reacties (30)

Dit is uitstekend nieuws! Een probleem bij het maken van optische computers is dat een lichtsraal die minder dan een kwart van de golflengte lang is niet gedecteerd kan worden. Misschien kan het zijn dat op deze manier de minimale lengte van de straal verder verkleind kan worden! Weet iemand precies hoe dit zit?

Het grote nadeel van elektrische computers is dat elke elektrische stroom een bijbehorend magnetisch veld opwekt. Heel simpel gezegd kosten het energie om meerdere velden tegen elkaar in te plaatsen. Dit maakt dat elektrische schakelingen altijd energie verspillen. Bij optische schakelingen is er geen sprake van een magnetisch veld dat aangelegd moet worden, hier heb je dus al weer minder verlies!
Optische detectie is hier irrelevant. En dat werd trouwens deels opgelost door een andere diffractieindex te gebruiken. Maar je hebt volledig gelijk dat het moeilijk kan zijn om op hele kleine schaal uw laser te laten schijnen. Tegenwoordig zou je al moeten op slechts enkele honderden atomen kunnen schijnen, zonder het te veel op te warmen voor gevaar van hot carriers (ongewenste hoogenergetische electron/hole die een ongewenste extra lekstroom veroorzaken). Als je dan ook nog een te grote temperatuurschommeling hebt zullen je materialen al een veel kortere levensduur krijgen op de koop toe, hoewel ik niet denk dat dat het geval zou zijn.

Bij je tweede argument moet je opletten: fotonen hebben sowieso een elektomagnetisch veld (klassiek: Maxwell vergelijkingen), vandaar dat ze ook mediator zijn van dat veld. Het is wel een heel leuke gedachte als je de gate current kan verlagen. VT (treshold voltage) is altijd al een hele kwestie geweest in het schalen van technologie.
De echte doorbraken met grafeen komt pas als Intel er zich mee bezig gaat houden.

Intel moet gewoon vooroplopen en zullen het dus als eerste nodig hebben.

Op dit moment kan Silicium nog een tijdje vooruit dus stopt Intel zijn miljarden er nog niet in.

Daarom vind ik het ook zo jammer dat AMD niet wat sterker is want een sterker AMD had Intel waarschijnlijk gepushed om nu al op 17nm of lager te zitten en dus was grafeen dichterbij gekomen.
Concurrentie is niet meteen hetgeen de scaling sneller laat gaan. ITRS is namelijk een centraal orgaan dat de roadmap vastlegt voor de volledige industrie. Dit zijn richtlijnen op snelheden/materialen etc voor zowat elk onderdeel van transistoren tot memory en verder. Bedrijven kunnen hierop beter focussen en investeren omdat je voorspellingen krijgt wanneer een bepaalde technologie in onderzoek is of klaar is op de markt te komen. Ver voorlopen om deze richtlijnen is overbodig en zorgt voor een zekere mate van incompatibiliteit. Daarnaast is het gewoon al een uitdaging om de wet van Moore permanent voorbij te steken. 16 nm technologie is momenteel voorzien voor 2013 bijvoorbeeld.
Als leek klinkt dat alsof je elke grafeen transistor apart met een laser zou moeten beschijnen om dan de transistor functie te krijgen... maar ik heb het wel vaker mis )
Ja, dat las ik er ook uit, en het klinkt nogal onpraktisch. Echter kan je met licht in principe veel sneller schakelen en dat zou voor sommige toepassingen een voordeel kunnen zijn dat opweegt tegen de nadelen.

Overigens ging het alleen maar om een simulatie:
In an article featured in Applied Physics Letters, the researchers report on the first atomistic simulations of electrical conduction through a micrometer-sized graphene sample illuminated by a laser field. Their simulations show that a laser in the mid-infrared can open an observable band gap in this otherwise gapless material.
Al goed en wel, maar welk systeem zal dan je laser aan/uit schakelen? En misschien is het effect wel temperatuurgevoelig? Of misschien is het openen van de bandgap op zich al trager dan gewenst? Ik zal meteen het artikel eens doornemen, maar ik zie niet in hoe je een systeem gaat ontwikkelen om een deel van de 1.170.000.000 transistoren (i7 processor) met lasers gaat beschijnen.
ik vermoed dat later grafeen het silicium gaat vervangen, het kan namelijk beter tegen hoge temperaturen, wat beter voor de chips zijn.
het is interessant om met laser grafeen te manipuleren, zo zou je bijv. hele goede optish->elektronisch schakelingen kunnen maken
Wat? Grafeen die Silicium gaat vervangen?

Ik kan je verzekeren dat dit niet het geval is! Koolstofatoompjes hebben namelijk helemaal niet de juiste eigenschappen om mee te werken! Ten eerste heb je een giga verschil in afstand tussen atomen, wat gewoon al incompatibel is met andere gebruikte materialen. Je moet grafeen dan moeten kunnen makkelijk en goedkoop doperen en oxideren oftewel moet je een compatibele isolator vinden. En dat is dan nog maar het begin: ze hebben gewoon totaal andere eigenschappen.

Ten tweede is het zo dat de geleiding van koolstofbuisjes en grafeen heel mooi op lange afstand, maar dichter bij nanoschaal heeft deze een veel slechtere geleiding dan het al gebruikte koper. De weerstand van koper gaat nl linear naar 'nul', terwijl er in koolstofbuisjes door onderandere randeffecten en fononentrillingen er een minimale waarde voor weerstand bestaat.

Ten derde gaat dit onderzoek over geleiding/isolatie. Waar we vooral geÔnteresseerd in zijn is het maken van halfgeleiders bij transistoren. Ik kan niet ontkennen dat dit artikel een prachtige vondst oplevert - maar het is niet meteen relevant bij de kern van de zaak: scaling om sneller te gaan/meer functionaliteit op een oppervlak te brengen. Het maken van grafeen en koolstofbuisjes is trouwens nog steeds een heel werk en lang niet klaar voor grootschalig gebruik. Er is gewoon nog geen methode om het efficient te maken met de juiste eigenschappen. De beste manier om een laagje grafeen te maken bestaat er in om twee plakbanden aan elkaar te plakken en terug uit elkaar te trekken. Deze methode heeft dan ook nog in november vorig jaar de nobelprijs opgeleverd!

tl;dr: Grafeen (en koolstofbuisjes) hebben wel leuke eigenschappen, maar vormen lang geen concurrentie tot Silicium omdat ze niet zo makkelijk controleerd, grootschalig te maken zijn (kan nog veranderen) en ook omdat ze niet dezelfde gewenste eigenschappen hebben.

Met wat geluk zullen we de komende 10 jaar toch enkele nanotechnologieŽn vinden zoals grafeen als top-gate voor een lagere drain current, BisFET op basis van twee lagen grafeen, gevoelige detectors die gebruik maken van trillingen van koolstofbuisjes.

[Reactie gewijzigd door Karasu op 21 juni 2011 10:02]

Daar is niets te vermoeden aan, wetenschappers zijn al een aantal jaar bezig om grafeen te ontwikkelen als vervanger van silicium.

http://en.wikipedia.org/wiki/Graphene#Integrated_circuits

[Reactie gewijzigd door Wolfensteijn op 20 juni 2011 16:24]

Ik zit zelf niet zo in de elektrotechniek, dus ik hoop dat iemand hier wat (laser)licht op wil/kan schijnen.
Als men door gebruik van een laser grafeen kan 'omzetten' naar een isolator, is het dan ook mogelijk om grafeen zodanig te beÔnvloeden zodat het een supergeleider wordt? (als het even kan bij kamertemperatuur natuurlijk ;) )
Supergeleiding bij kamertemparatuur is net zoiets als Quantum computers.

Het wordt ooit mogelijk maar niemand weet wanneer omdat het gewoon verdomd moeilijk is.

Dus dat is ook meteen antwoord op je vraag, als iemand zou weten of dit mogelijk zou zijn met grafeen kon die persoon best rijk worden }>
Het verschil tussen geleiding en isolatie is helemaal anders dan tussen supergeleiding en geleiding. In supergeleders moet je namelijk de vrije elektronen nog vrijer maken door hun interactie met uw materiaal aan te passen. Dit gebeurd voornamelijk via de verandering van spin van twee-electronsystemen en bijkomende veranderingen in de magnetisch velden. De band-gap die isolatie/geleider bepaalt zal voornamelijk het aantal carriers (electron of hole) bepalen.
even een vraagje tussendoor, waarom word er altijd het zelfde plaatje gebruikt als het grafeen gaat ?
Asjeblieft andere plaatjes :p

Grafeen is ook het materiaal met de beste warmte conductie, jammer dat het zo duur is anders zou je er mooie lichte en stille koelers van kunnen maken voor cpu en gpu.
Omdat ze niets anders hebben en het gaat toch over grafeen :D
het maffe is dat tweakers eigelijk ook de bron van het plaatje moet vermelden zoals hier angegeven > http://en.wikipedia.org/wiki/File:Graphen.jpg
Hmm, Hoelang zou het duren voordat er een Semi biologische/Optische/Electrische "Computer" Is?
>http://tweakers.net/nieuws/75053/wetenschappers-maken-laserlicht-met-menselijke-cel.html
>http://www.wetenschap24.nl/nieuws/artikelen/2007/augustus/Bliksemsnelle-harde-schijf.html

En volgens ik heb ook wel eens rattehersencellen op een chip zien groeien....
Ratten zijn moeilijk voor klusjes in te zetten. Je hebt niks aan ze als je iets wil laten uitrekenen. Ik denk dat we wel hersencellen van dieren met een iets grotere aandachtsspanne moeten gebruiken. :+
mooie vooruit gang, ik hoop dat het een beetje opschiet met dit onderzoek want grafeen kan niet alleen tegen hogere temperaturen maar heeft ook een hogere doorvoersnelheid.
volgensmij staat daar ook nog een artikel van op tweakers, maar dan heb je rete snelle computers zonder koeling, beter kan naar mijn idee niet :9
off topic :
gezichtsbedrog, als je bovenstaande artikel leest dan zie je aan je onderkant van je oog de grafeen bewegen :P

Ot:
ik kan niet wachten totdat dit comsumptie gericht word

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.



Apple iOS 10 Google Pixel Apple iPhone 7 Sony PlayStation VR AMD Radeon RX 480 4GB Battlefield 1 Google Android Nougat Watch Dogs 2

© 1998 - 2016 de Persgroep Online Services B.V. Tweakers vormt samen met o.a. Autotrack en Carsom.nl de Persgroep Online Services B.V. Hosting door True