Carbon nanotubes (CNT's): Introduction and Classification (Conceptual) by Dr.K.Shirish Kumar
Forscher an der University of Wisconsin-Madison haben vielleicht die größte Entwicklung der Nanotechnologie in mehr als zwei Jahrzehnten erreicht, und natürlich wird sich dies auf Ihr Smartphone auswirken.
Forscher haben kürzlich in einem Test festgestellt, dass das neueste Modell von Kohlenstoffnanoröhren-Transistoren einen 1,9-mal höheren Strom als herkömmliche Siliziumtransistoren aufweist. Bei ihrem vollen Potenzial könnten die Nanoröhrchen-Transistoren bis zu fünfmal besser sein als Siliziumtransistoren.
"Dieser Durchbruch bei der Leistung von Kohlenstoffnanoröhren-Transistoren ist ein entscheidender Fortschritt bei der Nutzung von Kohlenstoffnanoröhren für Logik, Hochgeschwindigkeitskommunikation und andere Halbleiterelektroniktechnologien", verkündete der leitende Forscher Dr. Michael Arnold in einer Pressemitteilung.
Warten Sie, aber was sind Kohlenstoffnanoröhren? Sie sind einfach Zylinder, die ausschließlich aus Kohlenstoffatomen bestehen. Sie haben das höchste Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aller bekannten Materialien, was sie in Kombination mit ihrer flexiblen und federartigen Struktur zu einer begehrten Alternative zu dem in den meisten Computertransistoren verwendeten Silizium macht. Die kleinen Strukturen, die erstmals 1991 entdeckt wurden, haben einen Schlag, mit einer Unze-für-Unze-Festigkeit, die 117-mal stärker ist als Stahl.
Während sie größtenteils im Hinblick auf das kommerzielle Potenzial diskutiert werden, haben Forscher an der NASA experimentiert, Kohlenstoff-Nanoröhren für den Bau von leichteren Weltraumflugzeugen zu verwenden, und Forscher berichten von Potenzial für militärische und industrielle Zwecke. Andere Untersuchungen haben gezeigt, dass Bildschirme auf der Basis von Kohlenstoff-Nanoröhren fast 100-mal widerstandsfähiger als ITO-Touchscreens (Indiumzinnoxid) sind.
Im Jahr 2014 berichtete IBM, dass sie CNT-Chips entwickelten, die bis 2020 für den kommerziellen Einsatz bereit sein würden. Wilfried Haensch, Leiter der IBM Nanotube-Forschung, berichtete jedoch, dass das Unternehmen immer noch Schwierigkeiten hatte, herauszufinden, wie das Oxid geschrumpft werden kann der Batterie, ohne dass die Batterie ausläuft.
Es gibt keine Debatte, dass Kohlenstoff-Nanoröhren-Transistoren theoretisch viel schneller sind als Silizium-Transistoren. Bis vor kurzem war die Entfernung der darin enthaltenen Verunreinigungen jedoch auch eine Herausforderung für Forscher. Wenn Kohlenstoffnanoröhren gezüchtet werden, entwickeln sich nur zwei Drittel zu der für Transistoren erforderlichen Halbleitervariante. Arnolds Labor konnte Bedingungen schaffen, in denen fast 99,9 Prozent der Röhren halbleitend waren.
Verbesserungen in der Kohlenstoffnanoröhrentechnologie waren in den letzten Jahren rasant, aber die Herausforderungen hinsichtlich der tatsächlichen Verwendung der Technologie bleiben bestehen.
"Es gibt mehr zu verstehen", sagt Arnold Inverse. „Wir haben jetzt Transistoren hergestellt, die leitfähiger sind als Siliziumübergänge, aber einer der nächsten Schritte ist es, den Prozess einheitlicher zu gestalten. Wie produktiv der Kanal jedes Transistors ist, kann zwischen den Transistoren variieren."
Bisher haben sie die verbesserten Transistoren nur im Zollmaßstab getestet, kaum genug, um festzustellen, ob sie in einer CPU verwendet werden können, für deren Betrieb Hunderte von Transistoren erforderlich sind.
Arnold erzählt Inverse Das Jahr 2020 mag für einen vollwertigen Nanoröhrencomputer „eine sehr aggressive Zeitachse“ sein, aber die Verwendung der Technologie in einem kleineren Maßstab könnte eine unmittelbarere Auswirkung haben.
Aufgrund der Flexibilität der Nanoröhren bieten sie auch für die Zukunft tragbarer Elektronik eine vielversprechende Alternative zu Silizium.
"Eine weitere vielversprechende Anwendung ist die Herstellung von Hochgeschwindigkeits-Hochfrequenzverstärkern für die zellulare Kommunikation und die drahtlose Kommunikation", sagt Arnold, dessen Labor sich als nächstes auf die Verwendung von Kohlenstoff-Nanoröhren in der Kommunikationstechnologie konzentrieren wird.
Kohlenstoffnanoröhren-Transistoren können verwendet werden, um entweder die gleiche Bandbreite bei niedrigerer Leistung oder eine höhere Bandbreite für die gleiche Leistung bereitzustellen.
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