Il primo semiconduttore, il grafene

La competizione tra Cina e Stati Uniti ha raggiunto i campi della scienza e della tecnologia in un modo mai visto dai tempi della Guerra Fredda. Attualmente, queste due superpotenze sono in testa alla corsa allo spazio, così come… Competizione nello sviluppo dei semiconduttori. Ma questa volta, lasciando da parte questo aspetto, dimentichiamo che gli Stati Uniti non acquistano chip “made in China” e che la Cina ha aggirato le restrizioni a favore del suo sviluppo.

È stato pubblicato di recente studio In naturaLa cooperazione è stata raggiunta tra le università di entrambi i paesi Metodo di produzione per realizzare semiconduttori dal grafene.

Rivoluzione informatica

Gli scienziati dell'Università cinese di Taijin (UTC) e del Georgia Institute of Technology (ITG) negli Stati Uniti sono stati responsabili di questa importante scoperta. al momento, Tutta la tecnologia dei semiconduttori che utilizziamo oggi è realizzata in silicioÈ un elemento che sta raggiungendo i suoi livelli minimi e prima o poi raggiungerà il suo massimo.

La corsa per creare semiconduttori che utilizzino una base elementare diversa non è nuova e dagli anni 2000 il grafene è stato proposto come il principale candidato per sostituire il silicio. La cooperazione tra Cina e Stati Uniti non è ancora riuscita a trovare un modo per utilizzare il grafene nella produzione di chip.

Secondo un comunicato stampa, menzionato di Deutsche Welle, L'autore principale dell'articolo, Walter de Heer, afferma che l'uso di… Il grafene per creare microchip è la prossima grande fase Il che potrebbe portarci nel futuro dell’informatica.

Non sappiamo dove andrà a finire, ma sappiamo che stiamo aprendo la porta a un importante cambiamento di paradigma nel campo dell’elettronica. Il grafene è il passo successivo. Chissà quali saranno i prossimi passi, ma ci sono buone probabilità che il grafene diventi il ​​modello per i prossimi 50 anni.

Walter de Heer ha diversi motivi per confermare quanto sopra: l'epigrafene, il composto che hanno creato per i fiocchi di grafene, contiene… La mobilità elettrica è 10 volte più veloce del silicio. Possiamo pensare all’epigrafene, fatto di carburo di silicio, come una sorta di percorso ultraveloce per gli elettroni, che ci consentirà di elaborare le informazioni molto più velocemente di quanto facciamo oggi.

Gap energetico proibito

Il problema principale che deve essere superato per realizzare semiconduttori in grafene riguarda i cosiddetti “band bandita” O “gap energetico”. In generale, gli elettroni in un solido non orbitano attorno ai singoli atomi, ma piuttosto attorno a un reticolo chiamato “reticolo cristallino” sopra il materiale.

Ci sono due bande nell'articoloIL Banda di equivalenza E il Intervallo di consegna. Il primo contiene gli elettroni di valenza, mentre il secondo è quello che conduce la corrente elettrica quando gli elettroni si spostano verso la banda di conduzione, nonostante la ripetizione. Riducendo i termini, la banda di valenza contiene gli elettroni di valenza e la banda di conduzione è dove si muovono gli elettroni.

Tra queste due bande si trova il band gap, un tipo di gap tra di loro che richiede determinate condizioni per consentire il movimento degli elettroni e quindi il trasferimento delle informazioni. Il grafene ha un gap di banda che non è stato ancora possibile affrontare nel modo migliore, poiché ciò che serve quando si crea un semiconduttore è che possa trasmettere informazioni a temperatura ambiente.

Perché abbiamo bisogno che sia a temperatura ambiente? Ebbene, per molte ragioni, l'aumento o l'abbassamento della temperatura comporta costi energetici che possono portare alla creazione di dispositivi di regolazione della temperatura, che aumentano i costi. A questo si aggiungono anche variabili come pressione, monitoraggio dell’umidità, altitudine e molte altre cose. Lavorare bene a temperatura ambiente garantisce prestazioni di buon livello.

Dott. Li Ma, Università di Tiajing Lui spiega Tutta la faccenda è la seguente:

Un problema di vecchia data con l’elettronica del grafene era che il grafene non aveva un bandgap adeguato e non poteva essere acceso e spento alla velocità corretta. Nel corso degli anni molti hanno provato ad affrontare questo problema utilizzando diversi metodi. La nostra tecnologia raggiunge il gap di banda che è un passo cruciale nella realizzazione dell’elettronica basata sul grafene.

La scienza come campo di tregua

Questo progresso è della massima importanza, poiché ha accompagnato miglioramenti nel campo dell’informatica Rivoluzioni sul piano hardware Ciò migliora la nostra capacità di elaborare le informazioni. Con semiconduttori più veloci e potenti, l’informatica migliorerà e solo il tempo ci dirà cosa possiamo fare con l’epigrafene e tutto ciò che verrà dopo.

Oltre all’importanza di questa scoperta, possiamo anche celebrare il fatto che, nonostante ciò che la politica e l’economia possono dettare, Cina e Stati Uniti mantengono un rapporto positivo su questioni di reale importanzaCosì come la scienza. La collaborazione per il bene comune è sempre stata una delle principali motivazioni scientifiche.