Le phosphore noir pourrait-il être l'avenir des puces?

Le graphène a longtemps été considéré comme l'avenir des processeurs informatiques et de l'électronique. Cependant, au cours des deux dernières années, certains matériaux cristallins remarquables à deux dimensions ont émergé. Un nouveau challenger est le phosphore noir. Cette semaine, une équipe de recherche coréenne a découvert comment créer une bande interdite ajustable dans le matériau, ce qui lui permettrait d'être utilisé comme semi-conducteur et (potentiellement) un remplacement supérieur du silicium..

Qu'est-ce que cela signifie pour les semi-conducteurs et l'avenir du graphène? Une technologie informatique de pointe que vous devez voir pour croire Des technologies informatiques de pointe que vous devez voir pour croire Découvrez certaines des technologies informatiques les plus récentes en train de transformer le monde de l'électronique PC au cours des prochaines années. Lire la suite ? Découvrons-le!

Phosphore Noir

Comme le graphène, le phosphore noir peut être séparé en feuilles épaisses d'un atome. Ces feuilles sont connues sous le nom de phosphorène, mais contrairement au graphène, ces couches agissent comme un excellent semi-conducteur qui peut facilement être activé et désactivé, ce qui permet de réduire considérablement les besoins en énergie d'une nouvelle génération. 8 Incroyables nouvelles façons de produire de l'électricité L'énergie alternative est l'une des solutions les plus populaires, mais vous ne connaissez peut-être pas toutes les options. Voici quelques-uns des nouveaux moyens les plus fous de générer de l'énergie. En savoir plus sur les transistors ultra-conducteurs. Le graphène est extrêmement conducteur, mais ne possède pas de bande interdite naturelle et c’est là que le phosphore noir pourrait intervenir..

Production

Le phosphore noir est un allotrope thermodynamiquement stable de l'élément, le phosphore. Stable à la température ambiante, le phosphore noir n'est pas une substance «d'origine naturelle» et n'est obtenu que par chauffage du phosphore blanc sous une pression extrêmement élevée, de l'ordre de 12 000 atmosphères. Les cristaux de phosphore noir résultants présentent des couches alvéolées plissées, avec une distance entre couches de 0,5 nanomètre. Vous n’y croirez pas: la recherche future de DARPA sur des ordinateurs avancés vous ne le croirez pas: la recherche future de DARPA sur des ordinateurs avancés parties secrètes du gouvernement américain. Voici quelques-uns des projets les plus avancés de la DARPA qui promettent de transformer le monde de la technologie. Lire la suite, une autre caractéristique similaire au graphène.

Une fois créé, le phosphore noir est difficile à fabriquer en grande quantité et à la largeur spécifiée. La méthode traditionnelle, également appliquée à d'autres matériaux bidimensionnels, est celle de l'exfoliation mécanique. Dans ce processus extrêmement lent, les chercheurs écrasent une quantité de phosphore noir en une poudre comprimée, puis utilisent un ruban adhésif pour décoller lentement les couches jusqu’à ce qu’elles forment un film de quelques couches seulement. Il est limité et limité à la fois à la fabrication et à la recherche.

Réalisant à quel point cette méthode est restrictive, Mark C. Hersam, chimiste à la Northwestern University, a mis au point une nouvelle technique utilisant la chimie en solution pour accélérer la production. Ils placent un cristal de phosphore noir et un solvant au fond d’un tube à ultrasons, qui utilise une pointe en métal qui vibre rapidement pour agiter le liquide..

L'action sonique résultante, combinée au solvant, sépare le phosphore noir en feuilles de nanomètre d'épaisseur requises, suspendues dans le liquide. Les chercheurs peuvent ensuite appliquer une couche d’encre sur les surfaces, créant ainsi une distribution aléatoire de minces flocons de phosphore noir..

Bien que la technique par ultrasons produise un rendement légèrement supérieur et un processus plus rapide, la distribution aléatoire est quelque peu problématique. Pour créer des transistors vraiment efficaces utilisant du phosphore noir, les chercheurs et les ingénieurs doivent être en mesure de revêtir les surfaces avec une précision bien supérieure. C'est le prochain objectif des chercheurs.

Band Gap

Un atout majeur de l’attrait du phosphore noir réside dans sa bande interdite naturelle. La bande interdite, ou espace énergétique, est ce qui sépare les matériaux conducteurs des semi-conducteurs. Cela fonctionne comme ceci:

• Le graphène est un excellent conducteur, ce qui le rend attrayant pour les processeurs informatiques. Peu de résistance signifie peu de chaleur. Malheureusement, nous ne savons pas encore comment passer à un état non conducteur. Les transistors en graphène ne peuvent pas s'éteindre. Bien qu'il puisse y avoir des moyens de résoudre ce problème, personne ne les a encore craqués.
• Le phosphore noir est également un excellent conducteur, mais il présente également un écart énergétique, ce qui signifie que la quantité d’énergie qui traverse le matériau peut être commutée entre conducteur et isolant. En dopant le phosphore noir, vous pouvez créer facilement des transistors traditionnels. Vous pouvez également l’accorder pour produire des comportements vraiment spécifiques, permettant des circuits électroniques exotiques..

Comment cette impression 3D peut-elle être possible un jour? Comment une impression 3D peut-elle être possible un jour? Comment fonctionne la bioimpression? Que peut-on imprimer? Et sera jamais capable d'imprimer un être humain complet? Lire plus avec enthousiasme. Ceci, combiné à la photosensibilité élevée du phosphore noir, pourrait permettre d'identifier le semi-conducteur utilisé dans toutes les opérations, de la détection chimique aux circuits optiques..

Circuit optique

Le phosphore noir est également appelé “bande directe” semi-conducteur. C'est une propriété rare, ce qui signifie que le matériau peut efficacement et efficacement reconvertir les signaux électriques en lumière, ce qui en fait un candidat idéal pour la communication optique sur puce. Nathan Youngblood, étudiant diplômé du Département de génie électrique et informatique de l'Université du Minnesota, dont le document sur le phosphore noir Photonique Nature croit:

“C'est vraiment excitant de penser à un seul matériau qui peut être utilisé pour envoyer et recevoir des données de manière optique, sans se limiter à un substrat ou à une longueur d'onde spécifiques. Cela pourrait avoir un énorme potentiel de communication à haute vitesse entre les cœurs de processeur, ce qui constitue actuellement un goulot d'étranglement dans le secteur de l'informatique..”

Un remplacement de silicium?

Alors que la Silicon Valley devrait être renommée, le phosphore noir pourrait être le matériau qui permettra à la conception des processeurs d'atteindre de nouveaux sommets. Idéalement, le phosphore noir abaissera la tension de fonctionnement des transistors revêtus de «l'encre» susmentionnée. Cela permettra de réduire la chaleur produite lors de l'utilisation, permettant ainsi aux processeurs d'être cadencés plus rapidement sans surchauffe, processus qui s'est en grande partie bloqué en faveur de l'ajout de noyaux supplémentaires. Cela améliorerait l'efficacité des puces et, surtout, la puissance de traitement globale.

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Ce n'est pas seulement les transistors qui pourraient bénéficier du phosphore noir. Parmi les autres applications de l'électronique, citons: les panneaux solaires, les cellules solaires. Pas cher. Impressionnant. Voici pourquoi les nouvelles cellules solaires à vaporiser sont aussi efficaces. Pas cher. Impressionnant. Voici pourquoi les nouvelles cellules solaires à projeter sont importantes Le coût de l'énergie solaire devrait chuter précipitamment après qu'une équipe de scientifiques travaillant à l'Université de Sheffield au Royaume-Uni a annoncé le développement de cellules solaires utilisant un processus de pulvérisation. En savoir plus, technologies de batteries qui vont changer le monde Technologies de batteries qui vont changer le monde La technologie des batteries a connu une croissance plus lente que d’autres technologies et est maintenant le long poteau de tente dans un nombre impressionnant d’industries. Quel sera l'avenir de la technologie de la batterie? En savoir plus, commutateurs, capteurs, etc. Mais comme avec la plupart des matériaux miracles, travailler avec, rechercher et mettre en œuvre des matériaux de niveau atomique Ordinateurs Quantum: la fin de la cryptographie? Ordinateurs quantiques: la fin de la cryptographie? L'informatique quantique est une idée qui existe depuis longtemps - la possibilité théorique a été introduite en 1982. Au cours des dernières années, le domaine s'est rapproché de l'aspect pratique. Lire plus prendra du temps, alors ne vous attendez pas à un ordinateur optoélectronique. Comment fonctionnent les ordinateurs Optical et Quantum? Comment fonctionnent les ordinateurs optiques et quantiques? L'âge d'Exascale arrive. Savez-vous comment fonctionnent les ordinateurs optiques et quantiques, et ces nouvelles technologies vont-elles devenir notre avenir? Lire la suite jouer à Minecraft Le Guide du débutant (Minecraft) de (Latecomer) Le Guide du débutant (Minecraft) de (Latecomer) Si vous êtes en retard à la fête, ne vous inquiétez pas - ce guide complet pour débutant saura vous couvrir. Lire plus à tout moment.

Devrions-nous être excités?

Oui bien sûr. Nous parlons littéralement de l'avenir potentiel de l'informatique et de la communication optique. Cependant, nous ne devrions pas nous réjouir et sauter dans un train à la mode Black Phosphorus, car ce sera un long voyage sans fin définitive. Des matériaux étonnants tels que le phosphore noir, le graphène et le disulfure de molybdène sont en passe de changer l'avenir. Mais pas aussi vite qu'on pourrait aimer.

Êtes-vous enthousiasmé par les matériaux futuristes? Ou est-ce juste un battage publicitaire? Dites-nous ce que vous en pensez!

Crédits d'image: poudre noire de Fablok via Shutterstock, allotropes du phosphore, ampoule de phosphore noir, structure du phosphore, puce DWave, tous via Wikimedia Commons, puce via Flickr

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