211service.com
Scrivere circuiti su grafene
Utilizzando una punta riscaldata di un microscopio a forza atomica, i ricercatori hanno disegnato modelli conduttivi su scala nanometrica sull'ossido di grafene isolante. Questo semplice trucco per controllare la conduttività dell'ossido di grafene potrebbe aprire la strada all'incisione di circuiti elettronici nel materiale di carbonio, un importante passo avanti verso processori per computer ad alta velocità, bassa potenza e potenzialmente più economici.
Filo caldo: Una punta AFM riscaldata a oltre 150 °C può incidere una superficie isolante di ossido di grafene per creare sottili fili conduttivi in nanoscala.
Il grafene, un foglio di carbonio dello spessore di un atomo, è un sostituto promettente del silicio nei circuiti elettronici, poiché trasporta gli elettroni molto più velocemente. I ricercatori IBM hanno già realizzato transistor, gli elementi costitutivi dei circuiti elettronici, con grafene che funzionano 10 volte più velocemente delle loro controparti in silicio. Ma per realizzare questi transistor, i ricercatori devono prima alterare le proprietà elettroniche del grafene tagliandolo in nastri sottili, che vengono poi incorporati nei dispositivi. I ricercatori hanno realizzato questi nanonastri con la litografia, con processi basati su soluzioni chimiche o decomprimendo i nanotubi di carbonio.
nel nuovo Scienza carta, i ricercatori del Georgia Institute of Technology e del Naval Research Laboratory degli Stati Uniti invece scrivono tali nanonastri su una superficie piuttosto che tagliare il grafene. I ricercatori iniziano con un foglio di ossido di grafene, che non conduce corrente elettrica. Quando tirano una punta AFM riscaldata tra 150 ° C e 1060 ° C attraverso il foglio, gli atomi di ossigeno vengono versati nei punti toccati dalla punta. Questo lascia dietro di sé linee di grafene quasi puro che sono 10.000 volte più conduttive dell'ossido di grafene circostante.
È una tecnica veloce e riproducibile, è un passo, è semplice, dice Paul Sheehan, che ha guidato il lavoro al Laboratorio di ricerca navale . Invece di resistere e provare a tagliare il grafene in modi diversi, puoi usare il calore locale e scrivere le linee esattamente dove vuoi. Sheehan afferma che una serie di migliaia di punte AFM potrebbe disegnare circuiti sull'ossido di grafene allo stesso tempo.
I metodi litografici per realizzare nanonastri sono ingombranti e costosi, afferma Jing Guo , professore di ingegneria elettrica e informatica presso l'Università della Florida a Gainesville. Questi metodi possono anche creare nastri con bordi irregolari, che influiscono sulle proprietà elettroniche del grafene e danno luogo a transistor di bassa qualità. Questo è un nuovo modo per [creare nanonastri] che è molto semplice e affidabile e potenzialmente scalabile su larga scala, dice. In pratica hai un foglio e prendi una matita per grattarlo, e hai una linea molto stretta.
I ricercatori hanno scritto linee strette fino a 12 nanometri di diametro e a velocità fino a 0,1 millimetri al secondo. La velocità di scrittura aumenta con la temperatura. È emozionante vedere che questa conversione può essere eseguita e controllata su scala nanometrica, afferma Yu-Ming Lin , un ricercatore di un gruppo di scienza e tecnologia su nanoscala presso il Watson Research Center di IBM a Yorktown Heights, NY. Questo è un passo importante per l'elettronica basata sul grafene.
Iniziare con fogli di ossido di grafene anziché grafene è più facile ed economico, afferma Elisa Riedo , un professore di fisica alla Georgia Tech che ha guidato il lavoro con Sheehan. I fogli di grafene incontaminati vengono generalmente ottenuti separando meccanicamente i fiocchi dalla grafite o coltivando il grafene su wafer di carburo di silicio da due pollici. L'ossido di grafene era più economico da produrre in vaste aree rispetto al grafene, afferma Riedo. È un percorso diverso per arrivare al grafene.
I ricercatori hanno in programma di realizzare transistor utilizzando la loro tecnica, ma potrebbero aver bisogno di ulteriori elaborazioni prima, afferma Yanwu Zhu , un ricercatore di grafene presso l'Università del Texas ad Austin. Per prima cosa, dovranno trovare un modo per rimuovere i resti di ossido di grafene dai nastri conduttivi.