Αρχική > Τύπος > Γραφένιο: Όλα υπό έλεγχο: Η ερευνητική ομάδα επιδεικνύει μηχανισμό ελέγχου για το κβαντικό υλικό
Ο καθηγητής Dr. Dmitry Turchinovich του Πανεπιστημίου Bielefeld είναι ένας από τους δύο επικεφαλής της μελέτης. Διερευνά πώς το γραφένιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μελλοντικές εφαρμογές ηλεκτρικής μηχανικής. Φωτογραφία: Bielefeld University/ M.-D. Müller CREDIT Φωτογραφία: Bielefeld University/M.-D. Μύλλερ |
Περίληψη:
Πώς μπορεί να μεταφερθεί ή να υποβληθεί σε επεξεργασία μεγάλου όγκου δεδομένων όσο το δυνατόν γρηγορότερα; Ένα κλειδί για αυτό θα μπορούσε να είναι το γραφένιο. Το εξαιρετικά λεπτό υλικό έχει πάχος μόνο ενός ατομικού στρώματος και τα ηλεκτρόνια που περιέχει έχουν πολύ ειδικές ιδιότητες λόγω των κβαντικών επιδράσεων. Θα μπορούσε επομένως να είναι πολύ κατάλληλο για χρήση σε ηλεκτρονικά εξαρτήματα υψηλής απόδοσης. Μέχρι αυτό το σημείο, ωστόσο, υπήρξε έλλειψη γνώσης σχετικά με τον κατάλληλο έλεγχο ορισμένων ιδιοτήτων του γραφενίου. Μια νέα μελέτη από μια ομάδα επιστημόνων από το Μπίλεφελντ και το Βερολίνο, μαζί με ερευνητές από άλλα ερευνητικά ιδρύματα στη Γερμανία και την Ισπανία, αλλάζει αυτό. Τα ευρήματα της ομάδας δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Science Advances.
Graphene: Όλα υπό έλεγχο: Η ερευνητική ομάδα επιδεικνύει μηχανισμό ελέγχου για κβαντικό υλικό
Bielefeld, Γερμανία | Δημοσιεύτηκε στις 9 Απριλίου 2021
Αποτελούμενο από άτομα άνθρακα, το γραφένιο είναι ένα υλικό πάχους μόλις ενός ατόμου όπου τα άτομα είναι διατεταγμένα σε ένα εξαγωνικό πλέγμα. Αυτή η διάταξη των ατόμων είναι που έχει ως αποτέλεσμα τη μοναδική ιδιότητα του γραφενίου: τα ηλεκτρόνια σε αυτό το υλικό κινούνται σαν να μην έχουν μάζα. Αυτή η συμπεριφορά «χωρίς μάζα» των ηλεκτρονίων οδηγεί σε πολύ υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα στο γραφένιο και, κυρίως, αυτή η ιδιότητα διατηρείται σε θερμοκρασία δωματίου και υπό συνθήκες περιβάλλοντος. Το γραφένιο είναι επομένως δυνητικά πολύ ενδιαφέρον για σύγχρονες ηλεκτρονικές εφαρμογές.
Ανακαλύφθηκε πρόσφατα ότι η υψηλή ηλεκτρονική αγωγιμότητα και η συμπεριφορά «χωρίς μάζα» των ηλεκτρονίων του επιτρέπει στο γραφένιο να μεταβάλλει τις συνιστώσες συχνότητας των ηλεκτρικών ρευμάτων που διέρχονται από αυτό. Αυτή η ιδιότητα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το πόσο ισχυρό είναι αυτό το ρεύμα. Στα σύγχρονα ηλεκτρονικά, μια τέτοια μη γραμμικότητα αποτελεί μια από τις πιο βασικές λειτουργίες για την εναλλαγή και την επεξεργασία ηλεκτρικών σημάτων. Αυτό που κάνει το γραφένιο μοναδικό είναι ότι η μη γραμμικότητά του είναι μακράν η ισχυρότερη από όλα τα ηλεκτρονικά υλικά. Επιπλέον, λειτουργεί πολύ καλά για εξαιρετικά υψηλές ηλεκτρονικές συχνότητες, επεκτείνοντας το τεχνολογικά σημαντικό φάσμα terahertz (THz) όπου τα περισσότερα συμβατικά ηλεκτρονικά υλικά αποτυγχάνουν.
Στη νέα τους μελέτη, η ομάδα ερευνητών από τη Γερμανία και την Ισπανία απέδειξε ότι η μη γραμμικότητα του γραφενίου μπορεί να ελεγχθεί πολύ αποτελεσματικά εφαρμόζοντας συγκριτικά μέτριες ηλεκτρικές τάσεις στο υλικό. Για αυτό, οι ερευνητές κατασκεύασαν μια συσκευή που μοιάζει με τρανζίστορ, όπου μια τάση ελέγχου μπορούσε να εφαρμοστεί στο γραφένιο μέσω ενός συνόλου ηλεκτρικών επαφών. Στη συνέχεια, σήματα υπερυψηλής συχνότητας THz μεταδόθηκαν χρησιμοποιώντας τη συσκευή: η μετάδοση και ο επακόλουθος μετασχηματισμός αυτών των σημάτων αναλύθηκαν στη συνέχεια σε σχέση με την εφαρμοζόμενη τάση. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το γραφένιο γίνεται σχεδόν απόλυτα διαφανές σε μια συγκεκριμένη τάση - η συνήθως ισχυρή μη γραμμική απόκρισή του σχεδόν εξαφανίζεται. Αυξάνοντας ή μειώνοντας ελαφρά την τάση από αυτήν την κρίσιμη τιμή, το γραφένιο μπορεί να μετατραπεί σε ένα έντονα μη γραμμικό υλικό, μεταβάλλοντας σημαντικά την ισχύ και τις συνιστώσες συχνότητας των εκπεμπόμενων και εκπεμπόμενων ηλεκτρονικών σημάτων THz.
"Αυτό είναι ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός προς την εφαρμογή του γραφενίου σε εφαρμογές επεξεργασίας ηλεκτρικού σήματος και διαμόρφωσης σήματος", λέει ο καθηγητής Dmitry Turchinovich, φυσικός στο Πανεπιστήμιο Bielefeld και ένας από τους επικεφαλής αυτής της μελέτης. «Νωρίτερα είχαμε ήδη αποδείξει ότι το γραφένιο είναι μακράν το πιο μη γραμμικό λειτουργικό υλικό που γνωρίζουμε. Κατανοούμε επίσης τη φυσική πίσω από τη μη γραμμικότητα, η οποία είναι τώρα γνωστή ως θερμοδυναμική εικόνα της υπερταχείας μεταφοράς ηλεκτρονίων στο γραφένιο. Αλλά μέχρι τώρα δεν ξέραμε πώς να ελέγξουμε αυτή τη μη γραμμικότητα, η οποία ήταν ο κρίκος που έλειπε σε σχέση με τη χρήση του γραφενίου στις καθημερινές τεχνολογίες».
«Εφαρμόζοντας την τάση ελέγχου στο γραφένιο, μπορέσαμε να αλλάξουμε τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο υλικό που μπορούν να κινούνται ελεύθερα όταν εφαρμόζεται το ηλεκτρικό σήμα σε αυτό», εξηγεί ο Δρ Hassan A. Hafez, μέλος του καθηγητή Dr. Turchinovich. εργαστήριο στο Μπίλεφελντ και ένας από τους κύριους συγγραφείς της μελέτης. «Από τη μία πλευρά, όσο περισσότερα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν ως απόκριση στο εφαρμοζόμενο ηλεκτρικό πεδίο, τόσο ισχυρότερα είναι τα ρεύματα, γεγονός που θα ενισχύει τη μη γραμμικότητα. Αλλά από την άλλη πλευρά, όσο περισσότερα ελεύθερα ηλεκτρόνια είναι διαθέσιμα, τόσο ισχυρότερη είναι η αλληλεπίδραση μεταξύ τους και αυτό καταστέλλει τη μη γραμμικότητα. Εδώ δείξαμε – τόσο πειραματικά όσο και θεωρητικά – ότι εφαρμόζοντας μια σχετικά ασθενή εξωτερική τάση μόνο λίγων βολτ, μπορούν να δημιουργηθούν οι βέλτιστες συνθήκες για την ισχυρότερη μη γραμμική φθορά THz στο γραφένιο.
«Με αυτήν την εργασία, φτάσαμε σε ένα σημαντικό ορόσημο στην πορεία προς τη χρήση του γραφενίου ως ένα εξαιρετικά αποτελεσματικό μη γραμμικό λειτουργικό κβαντικό υλικό σε συσκευές όπως μετατροπείς συχνότητας THz, μίκτες και διαμορφωτές», λέει ο καθηγητής Δρ Michael Gensch από το Ινστιτούτο Οπτικών. Sensor Systems του Γερμανικού Αεροδιαστημικού Κέντρου (DLR) και του Τεχνικού Πανεπιστημίου του Βερολίνου, ο οποίος είναι ο άλλος επικεφαλής αυτής της μελέτης. «Αυτό είναι εξαιρετικά σημαντικό επειδή το γραφένιο είναι απόλυτα συμβατό με την υπάρχουσα ηλεκτρονική τεχνολογία ημιαγωγών υπερυψηλών συχνοτήτων όπως το CMOS ή το Bi-CMOS. Επομένως, είναι πλέον δυνατό να οραματιστούμε υβριδικές συσκευές στις οποίες το αρχικό ηλεκτρικό σήμα παράγεται σε χαμηλότερη συχνότητα χρησιμοποιώντας την υπάρχουσα τεχνολογία ημιαγωγών, αλλά μπορεί στη συνέχεια να μετατραπεί πολύ αποτελεσματικά σε πολύ υψηλότερες συχνότητες THz στο γραφένιο, όλα με πλήρως ελεγχόμενο και προβλέψιμο τρόπο. ”
###
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Bielefeld, το Ινστιτούτο Συστημάτων Οπτικών Αισθητηρίων του DLR, το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Βερολίνου, το Κέντρο Helmholtz Dresden-Rossendorf και το Ινστιτούτο Max Planck για την Έρευνα Πολυμερών στη Γερμανία, καθώς και από το Καταλανικό Ινστιτούτο Νανοεπιστήμης και Η Νανοτεχνολογία (ICN2) και το Ινστιτούτο Φωτονικών Επιστημών (ICFO) στην Ισπανία συμμετείχαν σε αυτή τη μελέτη.
####
Για περισσότερες πληροφορίες, πατήστε εδώ
Επαφές:
Καθηγητής Dr. Dmitry Turchinovich, Πανεπιστήμιο Bielefeld
49-521-106-5468
@uniaktuell
Πνευματικά δικαιώματα © Πανεπιστήμιο Bielefeld
Εάν έχετε ένα σχόλιο, παρακαλώ Επικοινωνία και εμείς με χαρά θα σας εξυπηρετήσουμε.
Οι εκδότες δελτίων ειδήσεων, όχι η 7th Wave, Inc. ή η Nanotechnology Now, είναι αποκλειστικά υπεύθυνες για την ακρίβεια του περιεχομένου.
Σχετικοί Σύνδεσμοι |
Σχετικά Νέα |
Νέα και πληροφορίες
Μετάδοση ενέργειας από χρυσά νανοσωματίδια σε συνδυασμό με δομές DNA Απρίλιος 9th, 2021
Ένας νέος παράγοντας για τις ασθένειες του εγκεφάλου: mRNA Απρίλιος 9th, 2021
Graphene / Graphite
Η βιομηχανία επικαλύψεων και σύνθετων προϊόντων της Χιλής κάνει άλμα προς τα εμπρός αξιοποιώντας λύσεις νανοσωλήνων γραφενίου Απρίλιος 9th, 2021
Ένα νέο βιομηχανικό πρότυπο για μπαταρίες: εξαιρετικά καθαρή εγκατάσταση για διασπορές νανοσωλήνων γραφενίου Μαρτίου 19th, 2021
Πιθανά μέλλοντα
Μετάδοση ενέργειας από χρυσά νανοσωματίδια σε συνδυασμό με δομές DNA Απρίλιος 9th, 2021
Ένας νέος παράγοντας για τις ασθένειες του εγκεφάλου: mRNA Απρίλιος 9th, 2021
Τεχνολογία τσιπ
Μετάδοση ενέργειας από χρυσά νανοσωματίδια σε συνδυασμό με δομές DNA Απρίλιος 9th, 2021
Σύνθεση που προωθείται από οξυγόνο των νανοϊνών από γραφένιο πολυθρόνας στο Cu (111) Απρίλιος 2nd, 2021
Νανοηλεκτρονική
Μετάδοση ενέργειας από χρυσά νανοσωματίδια σε συνδυασμό με δομές DNA Απρίλιος 9th, 2021
Σύνθεση που προωθείται από οξυγόνο των νανοϊνών από γραφένιο πολυθρόνας στο Cu (111) Απρίλιος 2nd, 2021
Σχεδιάζοντας το όριο μεταξύ υλικών 2D και 3D: Το μικροσκόπιο αιχμής βοηθά στην αποκάλυψη τρόπων ελέγχου των ηλεκτρονικών ιδιοτήτων ατομικά λεπτών υλικών Φεβρουάριος 26th, 2021
Ανακαλύψεις
Μετάδοση ενέργειας από χρυσά νανοσωματίδια σε συνδυασμό με δομές DNA Απρίλιος 9th, 2021
Ένας νέος παράγοντας για τις ασθένειες του εγκεφάλου: mRNA Απρίλιος 9th, 2021
Ανακοινώσεις
Μετάδοση ενέργειας από χρυσά νανοσωματίδια σε συνδυασμό με δομές DNA Απρίλιος 9th, 2021
Ένας νέος παράγοντας για τις ασθένειες του εγκεφάλου: mRNA Απρίλιος 9th, 2021
Η βιομηχανία επικαλύψεων και σύνθετων προϊόντων της Χιλής κάνει άλμα προς τα εμπρός αξιοποιώντας λύσεις νανοσωλήνων γραφενίου Απρίλιος 9th, 2021
Συνεντεύξεις / Κριτικές βιβλίων / Δοκίμια / Αναφορές / Podcast / Περιοδικά / Λευκές βίβλοι / Αφίσες
Μετάδοση ενέργειας από χρυσά νανοσωματίδια σε συνδυασμό με δομές DNA Απρίλιος 9th, 2021
Ένας νέος παράγοντας για τις ασθένειες του εγκεφάλου: mRNA Απρίλιος 9th, 2021
- 3d
- Αεροδιαστημική
- εφαρμογές
- Απρίλιος
- συγγραφείς
- μπαταρίες
- Βερολίνο
- ενίσχυση
- Χωρητικότητα
- άνθρακας
- CGI
- Χημική ένωση
- αγώγιμο
- περιεχόμενο
- Covid-19
- μονάδες
- Κρύσταλλο
- Ρεύμα
- ημερομηνία
- ανάπτυξη
- Συσκευές
- DID
- ανακάλυψαν
- ασθένειες
- Η κ
- Ηλεκτρικό
- Ηλεκτρολόγων Μηχανικών
- Ηλεκτρονική
- Μηχανική
- Ευκολία
- Προς τα εμπρός
- Δωρεάν
- μελλοντικός
- Germany
- gif
- Χρυσό
- κεφάλι
- εδώ
- Ψηλά
- Πως
- Πώς να
- Υβριδικό
- Α.Ε.
- βιομηχανία
- πληροφορίες
- αλληλεπίδραση
- διερευνήσει
- IT
- ενταχθούν
- Κλειδί
- γνώση
- large
- οδηγήσει
- LINK
- λίθιο
- κατασκευάζονται
- Μάρτιος
- υλικά
- μέταλλο
- μετακινήσετε
- νανοτεχνολογία
- καθαρά
- Νευρικός
- νέα
- ΑΛΛΑ
- Οξφόρδη
- Φυσική
- εικόνα
- Plasma
- πολυμερές
- δύναμη
- παραγωγή
- περιουσία
- Quantum
- αυξήσεις
- σειρά
- Δελτία
- έρευνα
- απάντησης
- Αποτελέσματα
- SARS-CoV-2
- Επιστήμη
- ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ
- επιστήμονες
- Αναζήτηση
- ημιαγωγός
- σειρά
- Κοινοποίηση
- έξυπνος
- Λύσεις
- Ισπανία
- σταθερότητα
- Εκκίνηση
- Μελέτη
- συστήματα
- στόχος
- Τεχνικός
- Τεχνολογίες
- Τεχνολογία
- Θεραπευτικός
- Μεταμόρφωση
- μεταφορά
- πανεπιστήμιο
- us
- αξία
- ιός
- WAVE
- Ο ΟΠΟΊΟΣ
- Εργασία
- λειτουργεί
- Yahoo