Ang mga mananaliksik mula sa iba’t ibang unibersidad at bansa ay nakahanap ng paraan upang gawing ultra-manipis na bahagi ng microelectronics ang karbon. Sa partikular, natuklasan nila na maaari nilang gawing high-purity, atom-thin na materyales ang karbon, na nagbibigay ng mahusay na pagganap para sa hinaharap na mga elektronikong aparato. Ito ay isang angkop na pagtuklas dahil mas maraming gustong mas mabilis at mas maliliit na gadget sa buong mundo.
Sa ngayon, sinusubukan naming palitan ang karbon ng mas napapanatiling mapagkukunan ng enerhiya sa loob ng maraming taon. Gayunpaman, hindi ito nangangahulugan na ang karbon ay nagiging walang silbi; maaari nating i-recycle ang maitim na batong ito sa mga makabagong bahagi ng microelectronics. Bilang resulta, maaari pa rin nating bawasan ang mga emisyon habang gumagawa ng mga mas advanced na device sa hinaharap.
Tatalakayin ng artikulong ito kung paano tayo matutulungan ng coal na lumikha ng mas malakas at compact na mga makina. Sa ibang pagkakataon, ibabahagi ko ang isa pang kawili-wiling aplikasyon ng karbon sa pamamagitan ng paggawa ng umuusbong na produkto nito, ang graphene, sa isang napapanatiling pag-upgrade ng enerhiya.
Paano mapapabuti ng karbon ang microelectronics?
Tinukoy ng Techopedia ang microelectronics bilang “isang subdivision ng larangan ng electronics na tumatalakay sa napakaliit at mikroskopiko na mga elemento upang gumawa ng mga elektronikong bahagi.” Ang pinakahuling pag-aaral mula sa mga sumusunod na institusyon ay nagmumungkahi na ang karbon ay maaaring maging atom-thin na bahagi:
- Unibersidad ng Illinois Urbana-Champaign
- Oak Ridge National Laboratory
- National Energy Technology Laboratory (NETL)
- Taiwan Semiconductor Manufacturing Company
Ginagawa ng pambihirang proseso ng NETL ang coal char sa mga maliliit na nanoscale na carbon disk na tinatawag na “carbon dots.” Sinasabi ng Interesting Engineering na ang mga atom-thin specks na ito ay bumubuo ng pundasyon para sa paglikha ng mga lamad na kinakailangan sa mga advanced na electronic na teknolohiya.
Sa ngayon, gusto namin ng mas maliit, mas mabilis na electronics na kumokonsumo ng mas kaunting enerhiya. Bilang tugon, nilalayon ng mga tagagawa na lumikha ng mga device na may kapal ng ilang atom.
Gumawa kami ng ultrathin semiconductors, ngunit kailangan din namin ng atomically thin insulators. Sa kabutihang palad, ang karbon ay maaaring maging mga carbon layer para sa mahusay na mga insulator.
Pinipigilan ng coal-derived carbon layers ang leakage currents, pagpapabuti ng operational efficiency at performance ng device. Gayundin, maaari nitong mapahusay ang pagganap ng mga tool sa artificial intelligence.
Maaaring gusto mo rin: Paano gumawa ng PC
Natuklasan ng mga mananaliksik na pinapadali nito ang mas mabilis na pagbuo ng filament na may makabuluhang mas mababang pagkonsumo ng enerhiya. Bilang resulta, maaaring mapabilis ng mga programa ng AI ang mga operasyon habang pinapabuti ang pagiging maaasahan ng pag-iimbak ng data.
“Ang aming mga diskarte sa pagpoproseso ng nobela ay nagbago ng karbon-tradisyonal na tinitingnan bilang malaki at nakakapinsala sa kapaligiran-sa mga materyales na may mataas na kadalisayan na hindi kapani-paniwalang manipis,” sabi ni Propesor Qing Cao.
“Ang mga materyales na ito ay may na-unlock na mga posibilidad para sa paglikha ng mga ultra-maliit na electronics na may mga natatanging katangian ng pagganap,” idinagdag niya. Gayunpaman, ang pag-aaral ay isang patunay-ng-konsepto pa rin na nangangailangan ng karagdagang pananaliksik at pag-unlad.
Paano pinapabuti ng graphene ang renewable energy?
Ang graphene ay isang materyal ng mga carbon atom na nakaayos sa isang hexagonal na sala-sala na mukhang wire ng manok. Ang pinakabagong pananaliksik ay nagpapakita na maaari itong mapabuti ang solar water-splitting device at hydrogen fuel cells.
Ang mga gilid, kapintasan, at paggana ng graphene ay maaaring maging mga channel para sa pagsasabog ng proton. Natuklasan ng mga siyentipiko ng University of Manchester ang isang paraan upang mapabilis ang transportasyon ng proton sa buong graphene gamit ang liwanag.
Natuklasan nila ang light stimulation na nagpapasigla sa mga electron ng graphene. Susunod, ang mga proton ay maaaring makipag-ugnayan sa mga excited na electron na ito, na nagpapabilis sa kanilang pagpasa sa materyal.
“Ang pag-unawa sa koneksyon sa pagitan ng mga katangian ng electronic at ion transport sa mga interface ng electrode-electrolyte sa molecular scale ay maaaring magbigay-daan sa mga bagong estratehiya na mapabilis ang mga prosesong sentro sa maraming renewable energy na teknolohiya, kabilang ang pagbuo at paggamit ng hydrogen,” sabi ng lead researcher na si Dr. Marcelo Lozada-Hidalgo.
Ang pagtuklas ng isang proton transport phenomenon na tinatawag na “Pauli blocking” ay nagpatunay sa mga light stimulation effect sa graphene. Ito ay nangyayari kapag ang enerhiya ng mga electron ng graphene ay tumataas hanggang sa punto na ang materyal ay hindi na makakasipsip ng liwanag.
Maaari mo ring magustuhan ang: Ang graphene oxide ay nagpapabuti sa 3D-printed na kongkreto
“Kami ay nagulat na ang tugon ng larawan ng aming mga proton conducting device ay maaaring ipaliwanag ng Pauli blocking mechanism, na sa ngayon ay nakikita lamang sa mga elektronikong sukat. Nagbibigay ito ng insight sa kung paano nakikipag-ugnayan ang mga proton, electron, at photon sa mga atomically thin interface,” sabi ng co-author na si Dr. Shiqi Huang.
Gayunpaman, inamin ng mga siyentipiko na kailangan nila ng higit pang pananaliksik at pag-unlad upang kumpirmahin ang mga real-world na aplikasyon. Dapat nating lutasin ang pangmatagalang katatagan, scalability, at cost-effectiveness nito bago natin ito magamit sa praktikal na paggamit.
Sa ngayon, maaari tayong gumawa ng graphene mula sa karbon. Kaya naman ang pag-aaral na ito ay nagpapakita ng isa pang kawili-wiling aplikasyon para sa fossil fuel na ito.
Konklusyon
Ang mga mananaliksik mula sa ilang mga unibersidad ay nakahanap ng isang paraan upang gawing isang groundbreaking microelectronics component ang karbon. Ang itim na batong ito ay maaaring maging atom-thin na carbon layer para sa hinaharap na mga device.
Matutulungan nila kaming bumuo ng mas mahuhusay na transistor, memristor, at mga programang artificial intelligence. Gayunpaman, sinabi ng mga eksperto na ang kanilang susunod na hamon ay ang pagpapalaki ng produksyon para sa praktikal na aplikasyon.
Matuto nang higit pa tungkol sa microelectronics na pag-aaral na ito sa website ng Nature’s Communication Engineering. Gayundin, tingnan ang pinakabagong mga digital na tip at uso sa Inquirer Tech.
MGA PAKSA:
