• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Stępniewski: grafen przyszłością tzw. szybkiej elektroniki

    05.10.2010. 15:49
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Prof. Roman Stępniewski z Zakładu Fizyki Ciała Stałego Uniwersytetu Warszawskiego o Nagrodzie Nobla w dziedzinie fizyki dla Andre Geima i Konstantina Novoselova uhonorowanych za wyizolowanie i opisanie grafenu:

    "To bardzo istotne i bardzo ważne odkrycie. Zresztą widać to po decyzji Komitetu Noblowskiego, który docenił osiągnięcia z 2004 roku - wtedy zaczęły się pierwsze prace badawcze. Sześć lat to nie jest dużo w badaniach naukowych. Oczywiście bardzo cieszę się i gratuluję laureatom, bo my również pracujemy nad grafenem, więc ten temat jest mi bardzo bliski.

    Grafen to bardzo interesujący materiał. To pojedyncza warstwa węglowa o grubości 1 atomu ułożona niczym plaster miodu. Ma unikatowe własności mechaniczne, elektryczne i ogólnie fizyczne. Trudo go porównać z jakimkolwiek innym materiałem.

    Jest bardzo silny i odporny w szczególności na drganie i rozciąganie. Jest przewodzący, ale jednocześnie przezroczysty, bo ze względu na swoją grubość absorbuje tylko 2 proc. światła.

    Przewiduje się, że jest to materiał, który w przyszłości może zastąpić krzem w zastosowaniach elektronicznych na potrzeby tzw. szybkiej elektroniki.

    Od lat urządzenia elektroniczne, komputery, zegarki, telefony bazują na właściwościach krzemu. Krzem jest obecnie najlepszym i najpowszechniej używanym materiałem, z którego powstają tranzystory. Jednak wymagania techniki cały czas rosną, komputery są coraz szybsze i mniejsze. W końcu ze zmniejszającymi się rozmiarami tranzystorów dojdziemy do wielkości pojedynczych atomów, a tak małych elementów nie będzie już można wykonać.

    Dlatego intensywnie szuka się innych materiałów, które mogłyby zastąpić krzem, w momencie gdy dojdziemy do tej bariery. Grafen w tej chwili jest najpoważniejszym kandydatem do zastąpienia krzemu, właśnie ze względu na swoje unikatowe własności.

    Nie ma jeszcze gotowych układów elektronicznych bazujących na grafenie, to wszystko wymaga jeszcze intensywnej pracy naukowców i technologów".

    PAP - Nauka w Polsce, Ewelina Krajczyńska


    jbr/bsz

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Grafen – jest płaską strukturą złożoną z atomów węgla, połączonych w sześciokąty. Ze względu na wygląd przypomina plaster miodu. Ponieważ materiał ten ma jednoatomową grubość, uważa się go za strukturę dwuwymiarową. Opis teoretyczny grafenu powstał już w 1947 w pracy Wallace’a. Jednak w tym samym okresie opublikowano szereg innych prac, w których dowodzono, że grafen, jak i inne materiały dwuwymiarowe, nie może istnieć w przyrodzie. Grafen – płaska struktura złożona z atomów węgla, połączonych w sześciokąty. Materiał ten kształtem przypomina plaster miodu, a ponieważ ma jednoatomową grubość, uważa się go za strukturę dwuwymiarową. Grafen jest przedmiotem zainteresowania przemysłu ze względu na różne właściwości, w tym elektryczne i mechaniczne. Grafan – związek chemiczny, substancja będąca modyfikacją grafenu. Jest to uwodorniony grafen. Transformacja ta czyni bardzo silnie przewodzący grafen izolatorem.

    Korozja miejscowa - zniszczenie obejmuje tylko pewne miejsca powierzchni przedmiotu metalowego zaznaczone w postaci plam, punktów i wżerów. Ten rodzaj zniszczenia, zwłaszcza w postaci wżerów, które mogą osiągnąć znaczną głębokość jest bardzo niebezpieczny dla materiału. Wpływa silnie na zmniejszenie własności wytrzymałościowych zarówno materiału, jak i konstrukcji. Krystalit (zwany również ziarnem) – część ciała stałego o budowie krystalicznej będąca obszarem monokrystalicznego uporządkowania. Ma rozmiary od kilku nanometrów do milimetrów. Krystality oddzielone są od siebie cienkimi amorficznymi warstwami (granicami ziaren) tworząc większe struktury polikrystaliczne. W pewnych materiałach (np. krzem nanokrystaliczny) poszczególne bardzo małe ziarna krystaliczne osadzone są w matrycy amorficznej, nie posiadającej struktury krystalicznej. Krystality są zwykle zorientowane przypadkowo. W związku z tym ich własności fizyczne są izotropowe, co oznacza izotropowość np. pod względem mechanicznym, a substancjach przezroczystych – optycznym. Krystality mogą układać się w sposób uporządkowany tworząc okrągłe (lub sferyczne) sferolity, dendryty o budowie drzewiastej, igły i inne. Struktury takie tworzone są w warunkach przechłodzenia, gdy proces nukleacji wtórnej dominuje nad procesem nukleacji pierwotnej. Powstawanie takich konglomeratów krystalitów obserwuje się w bardzo różnych substancjach takich jak:

    Mikroelektronika – dziedzina elektroniki, która zajmuje się procesami produkcji układów scalonych oraz komponentów elektronicznych o bardzo małych rozmiarach. Urządzenia te są produkowane głównie z półprzewodników w technologii krzemowej. Krzemiany warstwowe – rodzaj krzemianów. Głównym motywem strukturalnym krzemianów jest czworościan z jednym atomem krzemu w centrum i czterema atomami tlenu na wierzchołkach. Czworościany mogą występować pojedynczo lub łączą się ze sobą, mając wspólny jeden lub więcej atomów tlenu. W krzemianach warstwowych czworościany połączone ze sobą dwukierunkowo tworzą warstwy. Siły wiązań między warstwami są bardzo słabe, dzięki czemu minerały tej grupy wykazują bardzo wyraźną łupliwość (miki). W strukturze tego typu występują liczne luki międzywarstwowe, pozwalające na przyłączenie grup anionowych i cząsteczek wody, które powodują uwodnienie (minerały ilaste). W tej grupie mają miejsce liczne podstawienia izomorficzne, dzięki czemu powstają różne szeregi. Wzory chemiczne tych minerałów są bardzo skomplikowane i zależą od proporcji, w jakiej glin zastępuje krzem, oraz od ilości luk międzywarstwowych.

    Surówka – półprodukt redukcji rudy w piecu, ma bardzo wysoką zawartość węgla (powyżej 2%), zwykle 3,5-4,5% i liczne zanieczyszczenia, co czyni ją bardzo kruchą i nieprzydatną bezpośrednio jako materiał, z wyjątkiem ograniczonych zastosowań. Surówka jest stopem żelaza z węglem, krzemem, manganem, fosforem i siarką. Nazwa pochodzi stąd, że jest to półprodukt przewidziany do dalszej przeróbki, czyli surowiec. Lspan (lifespan based protocol) to grupa protokołów używanych do pozyskiwania nowych połączeń przez hosty w modelu aktywnych sieci P2P. W sieciach tego typu węzeł, który utracił "sąsiada" (węzeł, z którym był połączony) stara się go zastąpić, wybierając nowego spośród wszystkich, o których ma informacje, na podstawie różnych parametrów. W protokołach Lspan głównym parametrem branym pod uwagę jest dotychczasowy czas życia węzła (czas pozostawania online). Wynika to z faktu, że rozkład czasu życia węzłów jest wolno zanikający, tzn. jest bardzo dużo węzłów o bardzo krótkim i bardzo mało węzłów o bardzo długim czasie życia, ponadto prawdopodobieństwo rozłączenia się jest tym mniejsze im dłuższy czas życia. Dlatego wybieranie długo żyjących sąsiadów jest opłacalne - połączenie z nimi prawdopodobnie będzie długo trwało.

    Nanomateriały – wszelkie materiały, w których występują regularne struktury na poziomie molekularnym, tj. nie przekraczającej 100 nanometrów. Granica ta może dotyczyć wielkości domen jako podstawowej jednostki mikrostruktury, czy grubości warstw wytworzonych lub nałożonych na podłożu. W praktyce granica poniżej której mówi się o nanomateriałach jest różna dla materiałów o różnych właściwościach użytkowych i na ogół wiąże się to z pojawieniem szczególnych właściwości po jej przekroczeniu. Zmniejszając rozmiar uporządkowanych struktur materiałów można uzyskać znacznie lepsze właściwości fizyko-chemiczne, mechaniczne, itp.

    Materiał panchromatyczny (z gr. pan - παν - wszystko, chroma - χρωμα - powierzchnia lub kolor skóry) - w fotografii monochromatycznej ("czarno-białej") oraz kinematografii rodzaj materiału fotograficznego (zazwyczaj filmu), którego emulsja jest uczulona na wszystkie barwy w zakresie światła widzialnego (łącznie z czerwoną, do 660-730 nm) - w przybliżeniu równomiernie, z pewnym obniżeniem w zakresie światła zielonego i nadmierną czułością na kolor niebieski. Obróbki materiałów światłoczułych panchromatycznych należy dokonywać w całkowitych ciemnościach lub przy bardzo słabym oświetleniu barwy oliwkowozielonej (tj. takiej, na które materiał taki jest najmniej uczulony). Metoda panchromatycznej sensybilizacji optycznej czarno-białej emulsji światłoczułej opracowana została przez Adolpha Miethego w 1902 roku.

    Fluorografen - materiał podobny do teflonu, jednak o płaskiej strukturze i lepszej wytrzymałości. Powstaje wskutek dołączania atomów fluoru do grafenu. Sylit – materiał ceramiczny o dobrej przewodności elektrycznej, stosowany jako element grzejny w elektrycznych piecach oporowych. Otrzymywany jest przez spiekanie węgliku krzemu (karborundu) z krzemem pierwiastkowym zmieszanych z gliceryną. Wypalanie przeprowadza się w atmosferze tlenku węgla lub azotu w temperaturze 1 500 °C.

    Właściwości materiałowe – cecha każdego materiału zdefiniowanego jako kompozycja chemiczna w określonych warunkach fizycznych. Zależnie od warunków fizycznych, wartości właściwości materiałowych dla pojedynczego materiału mogą być różne. Nie są to więc właściwości materiału takie, jak np. skład chemiczny. Poli(dimetylosiloksan) (PDMS) – jest polimerem z grupy siloksanów. Jego główny łańcuch składa się z połączonych na przemian atomów tlenu i krzemu, przy czym większość z atomów krzemu jest podstawionych dwiema grupami metylowymi.

    Kij hokejowy – jeden z ważniejszych elementów sprzętu hokejowego. Kij hokejowy zbudowany jest ze specjalnego rodzaju drewna, lub z materiału kompozytowego. Istnieje również jego odmiana, na którą mówi się popularnie rura. Jest ona zbudowana z metalu, lecz nie jest niczym wypełniona. Do rury przyczepia się łopatkę i może ona zastąpić tradycyjny kij hokejowy.

    Dodano: 05.10.2010. 15:49  


    Najnowsze