Als je veel tech-kringen volgt, heb je mogelijk grafeen gezien (een superdunne laag koolstof die zo is gerangschikt dat het elektrische eigenschappen heeft die bijna op wonderbaarlijke wijze lijken). Het komt behoorlijk wat nieuws te binnen en ontvangt veel complimenten over het enorme aantal vloeiende elektrische geleidbaarheid en mogelijke toepassingen in verschillende technologieën. Waar je nog niet veel van gehoord hebt, is het lelijke deel van grafeen: het is onmogelijk om halfgeleidertransistors uit het materiaal te maken zoals het er nu uitziet, omdat het geen elektrische bandafstand heeft om over te spreken. Als dat verwarrend klinkt, is dat goed. Dat is waar dit artikel voor is!

Band kloof? Wat is dat?

Een band gap is een kleine ruimte tussen een geleidingsband en een valentieband die ons vertelt op welk niveau de stroom daadwerkelijk tussen de twee zal vloeien. Het is net een kleine gatekeeper die een elektrische lading in een ruimte houdt totdat deze is "uitgeschakeld". Vrijwel alle chips op computers zijn gemaakt van een halfgeleidermateriaal, wat betekent dat het een matige bandafstand heeft waardoor het niet zo snel elektriciteit geleidt noch elke elektrische lading weigeren. Dit heeft te maken met de moleculaire basisstructuur, dus er is nogal wat chemie betrokken bij het bouwen van een chip.

Er zijn zeer grote bandopeningen in materialen zoals rubber die zoveel weerstand bieden aan elektrische stromen dat deze veeleer vlam vatten dan de lading behouden. Daarom gebruik je rubber om de draden in kabels te isoleren . Materialen met een verwaarloosbare bandafstand zijn bekend als geleiders, terwijl die met vrijwel geen bandafstanden ook wel supergeleiders worden genoemd .

Tegenwoordig zijn de meeste chips gemaakt van silicium, dat dient als een zeer stevige en betrouwbare halfgeleider. Denk eraan, we hebben halfgeleiders nodig die snel naar wens kunnen worden in- en uitgeschakeld, niet supergeleiders, die de lading verliezen die ze kregen op het moment dat de band deze niet meer levert.

Waarom is grafeen niet goed voor het bouwen van chips?

Zoals ik eerder al zei, is grafeen een uiterst efficiënte geleider van elektriciteit, maar niets veel meer dan dat. Het kan een lading met een ongelooflijke snelheid duwen, maar het kan het niet vasthouden. In een binair systeem moet u mogelijk gegevens bewaren zodat uw actieve programma's niet meteen worden gesloten zodra ze worden geopend. Het is bijvoorbeeld belangrijk in een RAM-chip om ervoor te zorgen dat de gegevens erin kunnen blijven staan ​​en binnen afzienbare tijd leesbaar blijven. Wanneer een transistor in de "aan" -toestand is, registreert deze een "1". In een "uit" -stand registreert hij een "0". Een supergeleider zou niet kunnen "uitschakelen" omdat het verschil tussen "aan" en "Uit" -spanning is zo klein (vanwege de kleine bandafstand die ik eerder noemde).

Dat wil niet zeggen dat grafeen geen plaats zou hebben in een moderne computer. Het kan zeker worden gebruikt om snel informatie van het ene punt naar het andere te leveren. Ook kunnen we, indien aangevuld met andere technologie, mogelijk ooit in de toekomst gebruikt grafeen in transistors zien. Of dat een efficiënte kapitaalinvestering zou zijn, is aan de industrie om te beslissen.

Er is nog een ander materiaal!

Een van de problemen met silicium is de inflexibiliteit bij het werken op ultradunne ondergronden. Een stukje silicium kon alleen zo dun worden geschoren dat het functioneel was. Daarom hebben we in de eerste plaats het gebruik van grafeen onderzocht (het is één enkel atoom dik). Aangezien grafeen niet veelbelovend lijkt zonder geld te investeren in zijn ontwikkeling, begonnen wetenschappers andere materialen te proberen, waaronder titaniumtrisulfide (TiS3) . Het materiaal heeft niet alleen het vermogen om te functioneren, zelfs bij de dikte van een enkele molecule, maar het heeft ook een bandopening die erg lijkt op die van silicium.

De implicaties hiervan zijn verstrekkend voor miniatuurtechnologieproducten die een enorme hoeveelheid hardware verpakken in een zeer beperkte hoeveelheid ruimte. Dunnere materialen verdelen ook de warmte efficiënter, waardoor ze geschikt zijn voor grote, energiezuinige computers.

Het is nu jouw beurt om jouw input te delen over de zoektocht om silicium te vervangen. Laat hieronder een reactie achter met uw gedachten!