Размер рисунка в зависимости от угла наложения:
а - слишком мелкий, б - правильный
Псевдомагнитные свойства графена
Группа физиков из Университета в Арканзасе ведет
разработки в несколько ином ключе. Они предлагают управлять потоком электронов
с помощью изменения механического напряжения в материале.
Было замечено
<#"668623.files/image006.gif">
В свободном состоянии графеновые мембраны имеют
бугристую форму. Это является препятствием для их применения в электронных
устройствах, поскольку на изломах проводимость мембраны резко падает.
Для более полного понимания этого свойства было
проведено исследование теоретической системы, содержащей графеновые мембраны.
Ученые сопоставили величину механического напряжения и рассчитали расположение
щупа микроскопа относительно мембраны. Оказалось, что взаимодействие между
мембраной и щупом зависит от расположения щупа. По этим данным можно рассчитать
псевдо-магнитное поле для заданного напряжения и механического усилия.
Из-за того, что мембрана ограничена квадратной
рамкой, напряженность поля меняется с положительной на отрицательную. Для
создания неосциллирующего поля требуется изготовить треугольную ячейку.
Возможно, именно она позволит найти способ управлять псевдомагнитными
свойствами графена.
Примеры применения графена
графен полупроводниковый модификация
углерод
В настоящее время в области применения графена
ведутся разработки в следующих направлениях:
Высокочастотные транзисторы.
Подвижность электронов в графене гораздо больше, чем в кремнии, поэтому
цифровые элементы из графена обеспечивают более высокую частоту работы.
Некоторые компании уже заявляли об успехах в этой области. Так, транзисторы
IBM <#"668623.files/image007.gif">
Строение графенового транзистора
Микросхемы памяти. Прототип нового
типа запоминающего устройства состоит всего из 10 атомов графена
<#"668623.files/image008.gif">
Ячейка флэш-памяти на основе графена
Еще одно преимущество разработки заключается в
беспрецедентной экономичности расхода энергии. Для хранения данных модули
памяти используют два исходных состояния - нейтральное (выключенное) и
заряженное (включенное). Для того, чтобы закодировать 1 бит информации в
графеновых модулях требуется в миллион раз меньше энергии, чем для кодирования
того же бита в кремниевых чипах.
Электроды для суперконденсаторов.
Проводимость графеновых электродов
<#"668623.files/image009.gif">
Графеновый суперконденсатор (ионистор)
Исследователи из Калифорнийского университета
Лос-Анджелеса и Калифорнийского института наносистем (California NanoSystems
Institute) продемонстрировали высокопроизводительные электрохимические
конденсаторы на основе графена, которые сохраняют превосходные
электрохимические параметры при больших механических нагрузках. Статья на эту
тему в марте была опубликована в журнале Science.
Устройства, изготовленные с использованием
гравированных лазером графеновых электродов, характеризуются очень высокой
плотностью энергии в разных электролитах, высокой плотностью мощности и
поцикловой стабильностью. Более того, эти суперконденсаторы сохраняют отличные
электрохимические свойства при больших механических нагрузках, благодаря чему
их можно будет применять в мощных и гибких электронных устройствах.
Недорогие дисплеи для портативных устройств.
Графен можно использовать вместо ITO (оксида индия-олова) в электродах для
OLED-дисплеев. Во-первых, это позволяет снизить стоимость дисплея, а во-вторых,
упрощает его утилизацию за счет прекращения использования металлических
элементов.
Кроме того, было установлено
<#"668623.files/image011.gif">
|
Гибкое прозрачное устройство отображения
(дисплей с печатной платой) станет возможным изготовить на основе графена
Аккумуляторы для автомобилей на водородном
топливе. С помощью графеновых пленок можно увеличить энергию связи атомов
углерода. Это позволит увеличить емкость, либо уменьшить вес аккумуляторов.
Датчики для диагностики заболеваний.
В основе работы этих датчиков <#"668623.files/image012.gif">
Принцип распознавания поврежденных ДНК
Охлаждение электронных схем. Недавно
созданный
<http://www.russianelectronics.ru/developer-r/news/9318/doc/59054/>
композитный материал на основе графена и меди нашел применение в качестве
наиболее эффективного и недорогостоящего средства охлаждения электронных
устройств. Теплопроводность композита составляет 460 Вт/(м·K), тогда как у меди
она равна 380 Вт/(м·K).
Композит осаждается на охлаждаемую
поверхность электрохимическим способом в виде пленки толщиной 200 мкм. Уже
разработана схема переоснащения оборудования для изготовления медно-графенового
теплоотвода.
Элементы с малым удельным весом и
высокой прочностью. Добавление в эпоксидный композит графена обеспечивает более
высокую удельную прочность элементов, поскольку графен прочно связывается с
молекулами полимеров.
Вместо заключения
Нет сомнений, что когда эти и другие разработки
будут доведены до конца, наше представление об электронике коренным образом
изменится. Как? Например, так, как показано в следующем видеоролике:
Его создатели, правда, не учли, что к тому
времени и одежда будет сделана с применением углеволокна и графена и будет
выглядеть совсем по-другому. :)