Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Badania nad grafenem odkrywają nowe możliwości dla technologii elektronicznych

ghost666 05 Nov 2021 16:29 342 0
Computer Controls
  • Badania nad grafenem odkrywają nowe możliwości dla technologii elektronicznych
    Zespół naukowców odkrył, że w tranzystorze grafenowym można wytworzyć fale dźwiękowe i przesuwać je w wyniku efektu Dopplera, co daje nowy wgląd w ten znany na całym świecie materiał i jego potencjał do zastosowania w nanoskalowych technologiach elektronicznych.

    Gdy radiowóz zbliża się lub oddala od Ciebie z włączoną syreną, możesz usłyszeć wyraźną zmianę częstotliwości dźwięku syreny w zależności od kierunku jego poruszania. To jest właśnie efekt Dopplera. Kiedy prędkość samolotu przekracza prędkość dźwięku (około 340 m/s), ciśnienie, jakie wywiera na powietrze, wytwarza falę uderzeniową, która może być słyszalna jako głośny naddźwiękowy grzmot - to jest efekt Macha. Naukowcy z uniwersytetów w Loughborough, Nottingham, Manchester, Lancaster i Kansas odkryli, że kwantowomechaniczna wersja tych zjawisk występuje w tranzystorze wykonanym z grafenu o wysokiej czystości. Ich nowa publikacja opisuje dopplerowskie rezonanse magnetofononowe, którym towarzyszą naddźwiękowe efekty Macha, została opublikowana właśnie w prestiżowym czasopiśmie Nature Communications.

    Grafen jest ponad 100 razy mocniejszy niż stal, a jednocześnie jest niezwykle lekki, ponad 100 razy bardziej przewodzący niż krzem i ma najniższą oporność elektryczną w temperaturze pokojowej ze wszystkich znanych materiałów. Te właściwości sprawiają, że grafen doskonale nadaje się do szeregu zastosowań, w tym do powlekania ekranów dotykowych w telefonach i tabletach oraz w pokryciach, zwiększających szybkość obwodów elektronicznych.

    Zespół badawczy wykorzystał silne pola elektryczne i magnetyczne do przyspieszenia strumienia elektronów w atomowo cienkiej monowarstwie grafenu. Przy wystarczająco dużej gęstości prądu, odpowiadającej około 100 miliardom amperów na metr kwadratowy przechodzącej przez pojedynczą warstwę atomową węgla, strumień elektronów osiąga prędkość 14 kilometrów na sekundę i zaczyna wstrząsać atomami węgla, dzięki czemu emitowane są skwantowane wiązki energii wibracji, zwanych fononami akustycznymi. Emisja fononów jest wykrywana jako rezonansowy wzrost rezystancji elektrycznej tranzystora; w grafenie obserwuje się naddźwiękowy grzmot elektronów.

    Naukowcy zaobserwowali również kwantowo-mechaniczny analog efektu Dopplera przy niższych prądach, gdy elektrony przeskakują między skwantowanymi orbitami cyklotronowymi i emitują fonony akustyczne z przesunięciem ich częstotliwości w górę lub w dół w sposób podobnie jak ma to miejsce w akustycznym efekcie Dopplera. Chłodząc tranzystor grafenowy do temperatury ciekłego helu, zespół wykrył trzecie zjawisko, w którym elektrony oddziałują ze sobą poprzez swój ładunek elektryczny i dokonują „bezfononowych” skoków między skwantowanymi poziomami energii przy krytycznej prędkości, tak zwanej prędkości Landaua.

    Dr Mark Greenway z Loughborough, jeden z autorów artykułu, powiedział: "Fantastycznie jest obserwować wszystkie te efekty jednocześnie w pojedynczej warstwie grafenu. Wynika to z doskonałych właściwości elektronicznych grafenu, które pozwalają nam badać te procesy kwantowe (...) i zrozumieć, jak elektrony w grafenie, przyspieszane przez silne pole elektryczne, rozpraszają się i tracą swoją energię".

    Urządzenia zostały wyprodukowane w National Graphene Institute na Uniwersytecie w Manchesterze.

    Dr Piranavan Kumaravadivel, który kierował projektowaniem i rozwojem urządzeń, zauważa: "Duży rozmiar i wysoka jakość naszych urządzeń są kluczem do obserwacji tych zjawisk. Nasze urządzenia są wystarczająco duże i czyste, aby elektrony oddziaływały prawie wyłącznie z fononami i innymi elektronami tak, że wyniki te zainspirują podobne badania nad zjawiskami nierównowagowymi w innych materiałach 2D. Nasze pomiary pokazują również, że wysokiej jakości warstwy grafenowe mogą przenosić bardzo wysokie gęstości prądu ciągłego, które zbliżają się do tych osiągalnych w nadprzewodnikach. Tranzystory grafenowe o wysokiej czystości mogą znaleźć przyszłe zastosowania w technologie energoelektronicznych w nanoskali".

    Źródło: https://phys.org/news/2021-11-graphene-possibilities-electronic-technologies.html

    Cool? Ranking DIY
    Kamery 3D Time of Flight - zastosowania w przemyśle. Darmowe szkolenie 16.12.2021r. g. 10.00 Zarejestruj się
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 wrote 10678 posts with rating 9001, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.
  • Computer Controls