سایت تخصصی برق الکترونیک کامپیوتر مخابرات موبایل

پژوهشگران برای اولین بار در جهان موفق به ساخت تراشه‌ای از نانولوله‌های کربنی شدند که نسبت به تراشه‌های سیلیکونی از سرعت بیشتر و محدودیت کمتری برخوردار است.
به گزارش سرویس فناوری ایسنا به نقل از ستاد نانو، پژوهشگران دانشگاه استنفورد موفق شدند با استفاده از نانولوله کربنی یک تراشه کامپیوتری تولید کنند. «ساباسیش میترا» از محققان این پروژه می‌گوید: صحبت‌های زیادی مبنی بر جایگزینی سیلیکون توسط نانولوله کربنی در محافل علمی شنیده می‌شود، اما تا کنون کمتر دیده شده که از نانولوله‌های کربنی برای تولید سیستم‌های کاملا دیجیتال استفاده شود. ما در این پروژه موفق به انجام این کار شدیم.
این گروه یک تراشه از جنس نانولوله کربنی تولید کردند که دارای سرعت بسیار بالایی است. «رابی» از محققان این پروژه می‌گوید: هیچ تردیدی نیست که بزودی توجه صنعت نیمه‌هادی به این یافته علمی معطوف شده و در نهایت این پروژه به تولید سیستم‌های پردازشی کوچکتر و کاراتر منتهی شود. در واقع این پژوهش یک دستاورد علمی بسیار بزرگ محسوب می‌شود.
15 سال از روزی که اولین ترانزیستور نانولوله کربنی ساخته شده، می‌گذرد اما از آنجایی که ساختار نانولوله‌ها کامل نیستند تولید مدارات پیچیده با آنها بسیار دشوار بوده است. «میترا» می‌گوید جذابیت این نتیجه تنها در تولید کامپیوتری مبتنی بر نانولوله کربنی نیست، بلکه این که ما توانستیم با استفاده از فناوری نانو از مرز محدودیت‌های سیلیکون بگذریم، بسیار لذت‌بخش است.
اما چرا سیلیکون برای تولید تراشه‌ها محدودیت آفرین است؟ یکی از ویژگی‌های سیلیکون پخش انرژی است، در واقع با کوچکتر شدن قطعات الکترونیکی هدر رفتن انرژی در این ادوات افزایش یافته و گرمای بیشتری تولید می‌کنند. این درحالی است که نانولوله‌های کربنی رسانایی بالایی داشته و الکتریسیته را با مقاومت کمتری از خود عبور می‌دهند، بنابراین انرژی کمتری برای کارکرد ادوات مبتنی بر نانولوله‌کربنی لازم است و همچنین گرمای کمتری نیز تولید می‌شود. با این تفاصیل با استفاده از نانولوله‌کربنی عملکرد سیستم‌ها به شدت بهبود می‌یابد.
اما آنچه که مانعی بر سر تحقق این رویا بوده، کامل نبودن ساختار نانولوله کربنی است. این گروه تحقیقاتی روشی ارائه کردند که دیگر کامل نبودن ساختار نانولوله‌ها، مشکلی محسوب نشود. این گروه به نانولوله‌های کربنی جریان الکتریسیته وصل کردند که این کار منجر به سوختن نانولوله‌های فلزی می‌شود در نهایت تنها نانولوله‌های نیمه‌هادی باقی می‌ماند که برای تولید تراشه مناسب هستند. این گروه با یک طراحی منحصر به فرد موفق شدند با استفاده از نانولوله‌های نیمه‌هادی 178 ترانزیستور ایجاد کنند. در نهایت این ترانزیستورها در قالب یک تراشه کوچک درآمدند.

محققان ژاپنی موفق به ساخت رشته سیمی شدند که می‌توان یکصد برابر رشته‌ سیم‌های مسی معمولی جریان از آن عبور داد.
به گزارش سرویس فناوری ایسنا، قانون مور یکی از دغدغه‌های تولیدکنندگان صنعت نیمه‌هادی است، مدت‌هاست که محققان به دنبال کوچک‌سازی قطعات الکترونیکی هستند، یکی از راهبردها برای رسیدن به این هدف الکترونیک تک مولکولی است. حافظه‌های مولکولی نیز ابزاری دیگر برای رسیدن به این هدف هستند.
ادوات الکترونیکی هر روز کوچک‌تر شده و عملکرد آنها افزایش می‌یابد که این مستلزم عبور دانسیته جریان بیشتر از این ادوات است، در واقع رشته‌های طلا و مس جریان بیشتری را از خود عبور می‌دهند. اما این سیم‌ها نیز محدودیتی برای عبور جریان دارند، بنابراین باید سیم‌های رسانایی با قابلیت عبور بیشتر جریان الکتریسته تولید کرد.
در این راستا محققان مرکز تحقیقات نانولوله‌کربنی در ژاپن به فکر استفاده از نانولوله کربنی برای این کار افتادند. این گروه با افزودن نانولوله کربنی به مس موفق به تولید کامپوزیت رسانایی شدند که هم هدایت الکتریکی بالاتری نسبت به مس داشته و هم ظرفیت عبور جریان بیشتری را دارد. این دستاورد برای تولید ادوات الکترونیکی سریع‌تر و کوچک‌تر بسیار مناسب است.
سیم‌های مسی باید پیوند بین اتمی بسیار قوی داشته باشند، اما در این نانوکامپوزیت جدید پیوندهای ضعیف می‌تواند منشاء الکترون‌های آزاد شوند. بنابراین با بهره‌گیری از مزایای مس و نانولوله‌کربنی در یک نانوکامپوزیت ماده‌ای رسانا و مستحکم برای عبور جریان با دانسیته بالاتر ساخته می‌شود.
محققان نشان دادند که این سیم جدید می‌تواند یکصد برابر بیشتر از رشته‌ سیم‌های معمولی جریان الکتریسیته را از خود عبور دهد. دلیل بهبود ظرفیت عبور جریان در این نانوکامپوزیت، تقویت ساختاری آن است. در واقع نانولوله‌های کربنی موجب ممانعت از حرکت اتم‌ها در حین عبور الکترون می‌شود؛ پدیده‌ای که به مهاجرت در اثر جریان (electromigration) موسوم است. نکته مهمتر در این است که ایجاد این خاصیت فیزیک به قیمت قربانی شدن هدایت الکتریکی نانوکامپوزیت تمام نشده است، بلکه هدایت الکتریکی آن کاملا مشابه مس خالص است.
برای تولید این نانوکامپوزیت، محققان از روش رایج پراکندگی یونی مس- نانولوله استفاده نکردند، بلکه مس را به روش الکتروشیمیایی روی زیرلایه‌ای حاوی نانولوله‌های کربنی نشست دادند. محصول بدست آمده یک رشته سیم است که در آن نانولوله‌کربنی روی مس چند بلوری حاوی مرزهای دانه متعدد را گرفته است.

یک تیم تحقیقاتی در MIT موفق شد با قرار دادن گرافن در میان دو لایه از ماده‌ای فروالکتریک ساختاری بسازد که از آن می‌توان برای پردازش سیگنال‌های نوری استفاده کرد.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، از مزایای دیگر این ساختار، مصرف انرژی پایین آن است که می‌تواند در محدوده‌های تراهرتز کار کند، در نتیجه برای ادوات مخابراتی بسیار ایده‌آل است.

پژوهشگران موسسه فناوری ماساچوست، سیستم جدیدی مبتنی بر گرافن ارائه کردند که می‌تواند برای پردازش اطلاعات مورد استفاده قرار گیرد. این سیستم می‌تواند موجب کوچک‌تر شدن تراشه‌ها و حافظه‌های کامپیوترها شود، همچین سرعت کامپیوترها را افزایش داده و مصرف انرژی آنها را کاهش می‌دهد.

این سیستم جدید با استفاده از کنترل امواج موسوم به پلاسمون‌های سطحی کار می‌کند. پلاسمون سطحی به نوسانات الکترون که در سطح میان دو فلز محدود شده، گفته می‌شود. فرکانس امواج در این سیستم جدید در محدوده تراهرتز است که این محدوده میان مادون قرمز دور و ماکروویو قرار دارد. بنابراین برای استفاده در نسل جدید کامپیوترها بسیار مناسب خواهد بود.

از این سیستم می‌توان در ساخت ادواتی که با پرتوهای نور کار می‌کنند، نظیر تراشه‌های فتونیک و کابل‌های فیبر نوری استفاده کرد. در حال حاضر گلوگاه موجود در ساخت این ادوات، سرعت کم انتقال اطلاعات و بالا بودن تعداد قطعات مورد نیاز برای کار است.

این روش جدید موجب می‌شود تا ابعاد قطعات کوچک شده در نتیجه یک دهم فضای فعلی، برای ساخت ادوات نیاز خواهد بود. بنابراین می‌توان یک دستگاه را در ابعاد یک تراشه تولید کرد.

این تیم تحقیقاتی، گرافن را میان دو لایه از ماده فروالکتریک قرار داده و به شکل ساندویچی شکل در آورده‌اند. این گروه، از نیوبات لیتیم به عنوان ماده فروالکتریک استفاده کردند، اما می‌توان از مواد دیگر نیز استفاده کرد. نور می‌تواند در این فضای بسیار کوچک میان دو ماده گیر بیفتد. با این کار می‌توان سیستمی جهت پردازش سیگنال‌های نوری ساخت. از سوی دیگر با این روش می‌توان وسیله‌ای برای نگارش و خواندن اطلاعات با سرعت بالا ایجاد کرد.

«دیمیتری باسوف»، استاد دانشگاه کالیفرنیا درباره یافته‌های این گروه تحقیقاتی می‌گوید: نتایج این پژوهش بسیار جالب توجه است، در این پروژه ساختاری پلاسمونیک ارائه شده که برای استفاده در محدوده تراهرتز مناسب است، من مطمئن هستم که گروه‌های تحقیقاتی دیگری نیز به سراغ این روش خواهند آمد.

با استفاده از این چاپگر می‌توان اجسام با ابعاد بسیار کوچک، کوچکتر از یک تار مو را با سرعت و قدرت تفکیک بالا به سرعت ایجاد کرد. این چاپگر بر اساس روش لیتوگرافی کار می‌کند.

به گزارش ایستگاه آی تی به نقل از ایسنا، «پیتر فریتز» از محققان این پروژه می‌گوید: موفقیت نانوسکریب مثالی از فضای تحقیقات عالی موسسه فناوری کارلسروهه است. محققان در این موسسه نتایج یافته‌های خود را به سرعت در قالب مقاله‌ای روانه بازار می‌کنند. نانوسکریب در اوایل سال ۲۰۰۸ به‌ عنوان اولین شرکت انشعابی از موسسه فناوری کارلسروهه جدا شد و به‌ عنوان اولین شرکت و رهبر تولیدکنندگان لیتوگرافی لیزر سه بعدی معرفی کرد.

سال گذشته، ۱۸ شرکت از این موسسه جدا شدند. این سیستم لیتوگرافی لیزر سه بعدی که توسط نانوسکریب ارائه شده توسط برخی محققان در سراسر دنیا مورد استفاده قرار می‌گیرد. فعالان این حوزه بدنبال جایگزینی ادوات الکترونیکی فعلی با مدارات نوری با عملکرد بالا هستند. از سیستم نانوسکریب برای چاپ پلیمر با سرعت پنج ترابایت در ثانیه استفاده می‌شود.

با روش لیتوگرافی لیزری، سرعت چاپ تا ۱۰۰ برابر افزایش می‌یابد. دلیل این افزایش سرعت، استفاده از سیستم آینه گالو است، این آینه نوعی فناوری است که در برخی ادوات نظیر واحدهای نگارش دی وی دی استفاده می‌شود. انعکاس یک پرتو لیزر با استفاده از این آینه موجب تسریع و تمرکز دقیق لیزر می‌شود.

«مارتین هرماتشوایلر» می‌گوید: ما موفق شدیم در مقیاس میکرومتری چاپ سه بعدی انجام دهیم، این سیستم ماحصل دو دهه تحقیق و تجربه ما در بخش فوتونیک است. این سیستم چاپ سه بعدی مبتنی بر پلیمریزاسیون فوتون دو بعدی است. این روش همانند متمرکز کردن نور خورشید با عدسی روی کاغذ است که موجب سوختن موضعی کاغذ می‌شود. در این روش لیزر پالسی کوتاه به مواد حساس به نور تابیده می‌شود. این مواد در صورت تابش لیزر حل می‌شوند. بعد از شستشو، بخش نگارش شده بصورت نانو و میکروساختار باقی می‌مانند.

با استفاده از این فناوری، می‌توان نانو و میکروساختارهای سه بعدی را به سرعت در مقیاس انبوه ایجاد کرد. در بالاترین قدرت تفکیک، میدان روبش بدلیل محدودیت فیزیکی، در حدود ۱۰۰ میکرومتر خواهد بود.