有了这些石墨烯晶体管,未来的计算机将变得快1000倍

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石墨烯无疑是一种超级材料,它将改变我们的未来。1947年,贝尔实验室发明了第一个晶体管,从那时起,半导体就成为我们日常生活中必不可少的一部分。然而,未来的超级材料是石墨烯。一组研究人员现在开发了一种使用石墨烯的新型晶体管,它可以使计算机的性能提高1000倍。

石墨烯已经证明了它在改善从电池而且水的质量,飞机而什么不是。这种材料在2004年才被发现,由于其独特的导电性能和极高的强度,在随后的十年中被广泛应用。即使在室温下,它的导电性也比电子产品中最常用的导体铜好10倍,比硅好250倍。

碳纳米管(图片来源:金属加工世界杂志)

来自西北大学、德克萨斯大学达拉斯分校(UT Dallas)、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校和中佛罗里达大学(UCF)的研究人员聚集在一起,研究最快的导体石墨烯在晶体管中的潜在用途。研究结果发表在该杂志上自然通讯结果表明,石墨烯可以在计算机中取代硅,从而获得更好的性能。

晶体管是计算机系统的主要元件,它充当开关,控制电子在电路中的流动。这些晶体管组合成逻辑门,构成微处理器的核心,以二进制位传输和存储信息。虽然像硅和锗这样的半导体在许多应用中表现良好,但未来需要的是一种能够提供更好性能的材料,特别是在许多人认为摩尔定律正在消亡的时候。

该研究的合著者、UCF助理教授瑞安·盖尔芬德解释了这一动机:

“如果你想继续推动技术进步,我们需要更快的计算机,能够为气候科学、太空探索和华尔街运行更大、更好的模拟。要做到这一点,我们不能再依赖硅晶体管了。”

碳纳米管的压缩和解压缩(图片来源:Nature)

该团队首先将被称为碳纳米管的薄折叠石墨烯薄片展开,从而制造出了石墨烯晶体管。在这条带状上施加磁场来控制电流流动阻力。一些相邻放置的纳米管可以产生能够控制电流的磁场。因此,这种晶体管可以将微处理器的速度提高1000倍,只需要硅晶体管所需功率的百分之一。由此产生的晶体管也比硅晶体管小得多,因此它可以在一个小得多的地方封装更强大的设备。

来自德州大学达拉斯分校的另一位合著者约瑟夫·弗里德曼(Joseph S. Friedman)说,碳在计算机系统中取代硅还有很长一段时间,但他们正在研究原型。

“与尖端微处理器相比,碳材料的特殊材料特性允许太赫兹操作和两个数量级的功率延迟产品降低。我们希望激发这些级联逻辑电路的制造,以刺激节能计算的变革一代,”Friedman补充道。

石墨烯无疑是现代计算机的未来!你说呢?

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