تعاونت مجموعة من الباحثين لتطوير ترانزستور قائم على الجرافين ، والذي تفوق بشكل كبير على ترانزستور السيليكون المستخدم في معظم أجهزة الكمبيوتر.
إنه أصغر ولكنه أقوى.
الجرافين في ذلك مرة أخرى
اكتشاف الجرافين في عام 2004 بدأت سلسلة من الدراسات لعزل مواد أخرى ثنائية الأبعاد. تم العثور على الجرافين ليكون مادة عجيبة ، يمتلك مجموعة من الخصائص الفريدة والرائعة. أحد هذه العوامل هو قدرته على توصيل الحرارة أفضل بعشر مرات من النحاس ، الموصل الأكثر استخدامًا في الإلكترونيات. في درجة حرارة الغرفة ، يستطيع الجرافين أيضًا توصيل الكهرباء أفضل بـ 250 مرة من السيليكون ، وهو معدل أسرع من أي مادة أخرى معروفة.
قادت هذه الخصائص فريقًا من الباحثين من جامعة نورث وسترن وجامعة تكساس في دالاس وجامعة إلينوي في أوربانا شامبين وجامعة سنترال فلوريدا (UCF) للنظر في تطوير ترانزستور قائم على الجرافين. في دراسة نشرت في المجلة طبيعة الاتصالات، وجد الفريق أن الترانزستور القائم على الجرافين يمكن أن يعمل بشكل أفضل من ترانزستورات السيليكون المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر اليوم.
شرح سريع أولاً: تعتبر الترانزستورات أساسية في دوائر الكمبيوتر اليوم ، حيث تعمل كمفاتيح تشغيل وإيقاف تسمح بمرور الإشارات الإلكترونية والطاقة الكهربائية. عند تجميعها معًا ، تشكل الترانزستورات بوابات منطقية - جوهر المعالجات الدقيقة ، تعمل كمدخلات ومخرجات وتعمل إما كأصفار أو 0 ثانية (ما يسمى بتات ثنائية). هذه هي ما تسمح للمعالجات الدقيقة بحل مشاكل المنطق والحوسبة.
قال المؤلف المشارك رايان جيلفاند ، الأستاذ المساعد في جامعة كاليفورنيا ، "إذا كنت ترغب في الاستمرار في دفع التكنولوجيا إلى الأمام ، فنحن بحاجة إلى أجهزة كمبيوتر أسرع لتكون قادرة على إجراء عمليات محاكاة أكبر وأفضل لعلوم المناخ ، واستكشاف الفضاء ، وول ستريت". في بيان صحفي. "للوصول إلى هناك ، لا يمكننا الاعتماد على الترانزستورات السيليكونية بعد الآن."
أفضل بوابات منطقية
المعالجات الدقيقة التي تم إنشاؤها باستخدام ترانزستورات السيليكون عالقة في سرعات المعالجة في الغالب في نطاق 3 إلى 4 جيجا هرتز منذ عام 2005. هناك حد لمعدل الإشارات والطاقة التي يمكن لهذه الترانزستورات التعامل معها ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى مقاومة المادة. ومع ذلك ، وجد فريق الباحثين طريقة للتغلب على هذا القيد باستخدام الجرافين بدلاً من السيليكون.
قام الباحثون في البداية ببناء شريط من الجرافين عن طريق فك ضغط أنبوب نانوي كربوني (ورقة رقيقة مطوية من الجرافين). ثم قاموا بتطبيق مجال مغناطيسي على شريط الجرافين ، مما جعلهم يدركون أنه يمكنهم التحكم في مقاومة التيار المتدفق عبر الشريط. باستخدام الأنابيب النانوية المجاورة لزيادة أو تقليل التيار ، يمكن للحقل المغناطيسي التحكم في تدفق التيار.
حسّنت الدوائر المنطقية القائمة على الجرافين الترانزستور للفريق سرعة ساعة المعالجات الدقيقة بألف مرة ، وستتطلب جزءًا من مائة من الطاقة التي تتطلبها أجهزة الكمبيوتر القائمة على السيليكون. بالإضافة إلى ذلك ، كانت هذه الدوائر أيضًا أصغر من الدوائر المنطقية التي تستخدم ترانزستورات السيليكون. وأوضح جلفاند أن هذا قد يسمح للأجهزة الإلكترونية الأصغر التي تضغط على المزيد من الوظائف. كما استكشفت دراسة مماثلة الجرافين مثل مكثف محتمل لأجهزة الكمبيوتر الكمومية.
يقول المؤلف المشارك إن نظام الحوسبة الكربونية بالكامل لا يزال موجودًا فقط على لوحة الرسم جوزيف س. فريدمان من يوتا دالاس، لكن فريدمان ومعاونيه في مختبر أبحاث NanoSpinCompute يعملون حاليًا على نموذج أولي.
"تسمح الخصائص المادية الاستثنائية لمواد الكربون بتشغيل تيراهيرتز وانخفاض حجمين في منتج تأخير الطاقة مقارنة بالمعالجات الدقيقة المتطورة ،" كتب الباحثون. "نأمل في إلهام تصنيع هذه الدوائر المنطقية المتتالية لتحفيز جيل تحولي من الحوسبة الموفرة للطاقة."
المصدر تعمل أجهزة كمبيوتر الجرافين أسرع 1000 مرة ، وتستخدم طاقة أقل بكثير
