Nanotubes Karbon Boleh Menjadi Kunci Untuk Telefon Pantas

Penyelidik di University of Wisconsin-Madison baru sahaja membuka kunci perkembangan terbesar dalam nanoteknologi dalam lebih dari dua dekad, dan secara semula jadi, ia akan menjejaskan telefon pintar anda.

Para penyelidik di sana mendapati dalam ujian baru-baru ini bahawa model terbaru transistor nanotube karbon mengadakan 1.9 saat lebih tinggi daripada transistor silikon tradisional. Pada potensi sepenuhnya mereka, transistor nanotube boleh melakukan sehingga lima kali lebih baik daripada transistor silikon.

"Penemuan ini dalam prestasi transistor nanotube karbon adalah kemajuan kritikal ke arah mengeksploitasi nanotub karbon dalam logik, komunikasi berkelajuan tinggi, dan teknologi elektronik semikonduktor lain," penyelidik utama Dr Michael Arnold mengumumkan dalam siaran akhbar.

Tunggu, tapi apa nanotube karbon? Ringkasnya, mereka adalah silinder yang dibuat sepenuhnya daripada atom karbon. Mereka mempunyai nisbah kekuatan-berat-berat yang paling tinggi dari mana-mana bahan yang diketahui, dengan gabungan struktur fleksibel dan spring seperti, menjadikannya alternatif yang diingini pada silikon yang digunakan pada kebanyakan transistor komputer. Pertama kali ditemui pada tahun 1991, struktur kecil membungkus pukulan, dengan kekuatan ounce-on-on yang 117 kali lebih kuat daripada keluli.

Walaupun mereka banyak dibincangkan dari segi potensi komersial, para penyelidik di NASA telah bereksperimen dengan menggunakan nanotube karbon untuk membina pesawat ruang yang lebih ringan dan para penyelidik melaporkan potensi penggunaan tentera dan perindustrian. Penyelidikan lain telah menunjukkan skrin berasaskan nanotube karbon hampir 100 kali lebih tahan daripada skrin sentuh ITO (indium tin oxide).

Pada tahun 2014, IBM melaporkan bahawa mereka sedang mengembangkan cip CNT yang akan siap untuk kegunaan komersil menjelang 2020. Bagaimanapun, Wilfried Haensch, yang mengetuai penyelidikan nanotube IBM, melaporkan pada masa itu syarikat itu masih berjuang untuk memikirkan bagaimana mengecil oksida bateri tanpa bocor bateri.

Tidak ada perdebatan bahawa transistor nanotube karbon secara teorinya jauh lebih cepat daripada transistor silikon, tetapi sehingga baru-baru ini, menghilangkan kekotoran di dalamnya juga memberikan cabaran kepada penyelidik. Apabila nanotube karbon berkembang, hanya dua pertiga berkembang menjadi pelbagai semikonduktor yang diperlukan untuk transistor. Makmal Arnold mampu mewujudkan keadaan di mana hampir 99.9 peratus tiub adalah semikonduktor.

Peningkatan teknologi nanotube karbon telah pesat dalam beberapa tahun kebelakangan ini, tetapi cabaran mengenai bagaimana menggunakan teknologi ini terus-menerus.

"Ada yang lebih baik untuk difikirkan," kata Arnold Songsang. "Kami telah membuat transistor sekarang yang lebih konduktif daripada peralihan silikon tetapi salah satu langkah seterusnya menjadikannya proses yang lebih seragam. Betapa produktif saluran setiap transistor mungkin berbeza antara transistor."

Setakat ini mereka hanya menguji transistor yang lebih baik pada skala "inci demi inci", tidak cukup untuk menentukan sama ada mereka bersedia untuk digunakan dalam CPU yang boleh mengambil 100-an transistor untuk beroperasi.

Arnold memberitahu Songsang bahawa 2020 mungkin "garis masa yang sangat agresif," untuk komputer nanotube sepenuhnya, tetapi penggunaan teknologi pada skala yang lebih kecil boleh memberi impak yang lebih mendadak.

Kerana nanotube sangat fleksibel, mereka juga menawarkan alternatif yang menjanjikan kepada silikon untuk masa depan elektronik yang boleh pakai.

"Satu lagi aplikasi yang sangat menjanjikan adalah membuat penguat frekuensi radio berkelajuan tinggi untuk komunikasi selular dan komunikasi tanpa wayar," kata Arnold, makmalnya akan memfokuskan penggunaan nanotube karbon dalam teknologi komunikasi.

Transistor nanotube karbon boleh digunakan sama ada untuk menawarkan jumlah jalur lebar yang sama pada kuasa yang lebih rendah atau jalur lebar yang lebih tinggi untuk jumlah kuasa yang sama.