Графен уже давно считается материалом будущего. Теперь исследователи впервые создали тонкие полоски этого «чудо-материала», которые проводят электроны практически без сопротивления - и это при комнатной температуре. Таким образом, такие ультратонкие графеновые полоски могут сделать будущие компьютерные процессоры меньше и быстрее, не теряя много энергии в виде отработанного тепла, как сообщают исследователи в журнале Nature.
Потребление энергии в нашем современном обществе постоянно увеличивается. Это влияет не только на счет за электроэнергию, но, прежде всего, на окружающую среду. Снижение энергопотребления уже является одной из важнейших задач современной компьютерной эпохи. Но где еще можно экономить энергию в современных компьютерах? В качестве основного процессора ЦП (центральный процессор) является сердцем каждого компьютера. Производительность современного процессора практически полностью преобразуется в тепло. Но не только это приводит к огромным потерям энергии. Кроме того, это тепло должно отводиться в окружающую среду за счет активного энергозатратного охлаждения.
Графеновые наноструктуры - лучше, чем предполагалось
Почему процессоры до сих пор выделяют так много тепла? Проблема здесь в электрическом сопротивлении. Это сопротивление, в свою очередь, вызвано рассеянием электронов в проводниках. Физикам из Университета Лейбница в Ганновере в сотрудничестве с американскими исследователями удалось разработать графеновые наноструктуры, которые не имеют электрического сопротивления даже при комнатной температуре и не выделяют тепло.
Графен - это ультратонкий лист углерода толщиной всего в один атом углерода. Благодаря особой структуре решетки графен обладает особыми электронными свойствами. Однако: если вы хотите использовать графеновые полоски в качестве проводника, эффект интерфейса увеличивает сопротивление.
Йенс Барингхаус из Института физики твердого тела в Ганновере и его коллеги, возможно, уже решили эту проблему. Они изготовили графеновые полоски шириной 40 нанометров новым методом: при нагревании специального кристалла карбида кремния на его краях формируются мельчайшие графеновые структуры - полоски, которые они ищут.
Передача без потерь при комнатной температуре
Исследователи проверили сопротивление полосок, изготовленных таким образом, на комбинации микроскопов высокого разрешения, так называемом 4-концевом СТМ/СЭМ. Они обнаружили, что поверхностное сопротивление этих структур было намного ниже, чем ожидалось. Это соответствовало листовому сопротивлению менее одного Ома, что как минимум в тысячу раз ниже, чем у обычных графеновых полосок.
Основываясь на систематических измерениях в наномасштабе, исследователи установили, что транспортировка действительно осуществляется без потерь. «Для любых будущих технологий особенно интересно, что этот перенос без потерь можно наблюдать и при комнатной температуре», - объясняет Барингхаус.
Новые графические полосы имеют большой потенциал для будущего. Потому что эти графеновые наноструктуры чрезвычайно легко производить даже в больших количествах, как сообщают исследователи. Кроме того, они гибки и могут быть изготовлены и использованы в различных формах. Но это не все. Графен также совместим с традиционной кремниевой технологией и может комбинироваться с ней.