aħbarijiet

Kważi dak kollu li niltaqgħu magħhom fid-dinja moderna jiddependi fuq l-elettronika sa ċertu punt. Peress li l-ewwel skoprejna kif nużaw l-elettriku biex niġġeneraw xogħol mekkaniku, ħloqna apparati kbar u żgħar biex intejbu teknikament ħajjitna. Minn dwal elettriċi għal smartphones, kull apparat aħna niżviluppaw tikkonsisti biss minn ftit komponenti sempliċi meħjuta flimkien f'diversi konfigurazzjonijiet. Fil-fatt, għal aktar minn seklu, aħna bbażaw ruħna fuq:
Ir-rivoluzzjoni tal-elettronika moderna tagħna tiddependi fuq dawn l-erba’ tipi ta’ komponenti, flimkien ma’ – aktar tard – transistors, biex iwassluna kważi dak kollu li nużaw illum. inqas enerġija, u qabbad it-tagħmir tagħna ma 'xulxin, aħna malajr niltaqgħu ma' dawn il-limiti klassiċi. It-teknoloġija. Iżda, fil-bidu tas-snin 2000, ħames avvanzi kollha ingħaqdu flimkien, u bdew jittrasformaw id-dinja moderna tagħna.Hawn hekk marret kollox.
1.) Żvilupp tal-grafin. Mill-materjali kollha misjuba fin-natura jew maħluqa fil-laboratorju, id-djamant m'għadux l-aktar materjal iebes. Hemm sitta aktar diffiċli, l-aktar diffiċli huwa l-graffen. msakkra flimkien f'mudell ta 'kristall eżagonali, ġiet iżolata aċċidentalment fil-laboratorju. Sitt snin biss wara dan l-avvanz, l-iskoprituri tagħha Andrei Heim u Kostya Novoselov ingħataw il-Premju Nobel fil-Fiżika. Mhux biss huwa l-aktar materjal iebes li qatt sar, oerhört reżiljenti biex stress fiżiku, kimiku, u termali, iżda fil-fatt huwa kannizzata perfetta ta 'atomi.
Il-grafene għandu wkoll proprjetajiet konduttivi affaxxinanti, li jfisser li jekk l-apparati elettroniċi, inklużi t-transistors, jistgħu jsiru mill-grafene minflok mis-silikon, jistgħu potenzjalment ikunu iżgħar u aktar mgħaġġla minn kull ħaġa li għandna llum. Jekk il-grafene jitħallat fi plastik, jista’ jinbidel fi materjal reżistenti għas-sħana, aktar b'saħħtu li jmexxi wkoll l-elettriku. Barra minn hekk, il-grafene huwa madwar 98% trasparenti għad-dawl, li jfisser li huwa rivoluzzjonarju għal touchscreens trasparenti, pannelli li jarmu d-dawl u anke ċelloli solari. Kif poġġih il-Fondazzjoni Nobel 11-il sena ilu, "forsi ninsabu fil-ponta ta 'minjaturizzazzjoni oħra tal-elettronika li se twassal biex il-kompjuters isiru aktar effiċjenti fil-futur."
2.) Reżisturi tal-immuntar tal-wiċċ. Din hija l-eqdem teknoloġija "ġdida" u probabbilment hija familjari ma 'xi ħadd li jkun ħarġet kompjuter jew mowbajl. truf.L-iżvilupp taċ-ċeramika, li jirreżisti l-fluss tal-kurrent mingħajr ma jxerred ħafna qawwa jew sħana, għamilha possibbli li jinħolqu resistors li huma superjuri għar-reżisturi tradizzjonali anzjani użati qabel: resistors taċ-ċomb assjali.
Dawn il-proprjetajiet jagħmluha ideali għall-użu fl-elettronika moderna, speċjalment apparati b'enerġija baxxa u mobbli. Jekk għandek bżonn resistor, tista 'tuża waħda minn dawn l-SMDs (apparati ta' muntaġġ fil-wiċċ) biex tnaqqas id-daqs li għandek bżonn għar-resistors, jew biex iżżid is-setgħa li tista' tapplika għalihom fl-istess restrizzjonijiet ta' daqs.
3.) Supercapacitors.Capacitors huma waħda mill-eqdem teknoloġiji elettroniċi.Huma bbażati fuq setup sempliċi li fiha żewġ uċuħ konduttivi (pjanċi, ċilindri, qxur sferiċi, eċċ.) huma separati minn xulxin b'distanza żgħira, u ż-żewġ uċuħ huma kapaċi jżommu piżijiet ugwali u opposti. Meta tipprova tgħaddi l-kurrent mill-kapaċitatur jiċċarġja u meta titfi l-kurrent jew qabbad iż-żewġ pjanċi l-iskariki tal-kapaċitatur. Il-kapaċitaturi għandhom firxa wiesgħa ta 'applikazzjonijiet, inkluża l-ħażna tal-enerġija, tifqigħ rapidu ta 'enerġija rilaxxata, u elettronika pjeżoelettrika, fejn bidliet fil-pressjoni tal-apparat jiġġeneraw sinjali elettriċi.
Naturalment, li tagħmel pjanċi multipli separati minn distanzi ċkejkna fuq skala żgħira ħafna, mhux biss hija sfida iżda fundamentalment limitata. Avvanzi riċenti fil-materjali—speċjalment titanat tar-ram tal-kalċju (CCTO)—jistgħu jaħżnu ammonti kbar ta 'ċarġ fi spazji ċkejkna: supercapacitors. Dawn l-apparati minjaturizzati jistgħu jiġu ċċarġjati u skarikati diversi drabi qabel ma jintlibsu; iċċarġja u skarika aktar malajr; u aħżen 100 darba l-enerġija għal kull unità ta 'volum ta' capacitors anzjani. Huma teknoloġija li tbiddel il-logħba meta niġu għall-elettronika minjaturizzata.
4.) Super inductors.Bħala l-aħħar tat-"Big Three," is-superinductor huwa l-aħħar attur li ħareġ sal-2018.Inductor huwa bażikament coil b'kurrent użat b'qalba magnetizable.Inductors jopponu bidliet fil-manjetika interna tagħhom qasam, li jfisser li jekk tipprova tħalli l-kurrent jgħaddi minnu, jirreżisti għal xi żmien, imbagħad jippermetti li l-kurrent jgħaddi liberament minnu, u finalment jirreżisti l-bidliet mill-ġdid meta ddawwar il-kurrent off.Flimkien ma 'resistors u capacitors, huma l- tliet elementi bażiċi taċ-ċirkwiti kollha. Iżda għal darb'oħra, hemm limitu għal kemm jistgħu jiksbu żgħar.
Il-problema hija li l-valur tal-inductance jiddependi fuq l-erja tal-wiċċ tal-inductor, li huwa qattiel tal-ħolm f'termini ta 'minjaturizzazzjoni. Iżda minbarra l-inductance manjetika klassika, hemm ukoll il-kunċett ta' inductance tal-enerġija kinetika: l-inerzja ta ' il-partiċelli li jġorru l-kurrent infushom jipprevjenu bidliet fil-moviment tagħhom. Hekk kif nemel f'linja jridu "jitkellmu" lil xulxin biex ibiddlu l-veloċità tagħhom, dawn il-partiċelli li jġorru l-kurrent, bħall-elettroni, jeħtieġ li jeżerċitaw forza fuq xulxin biex iħaffu jew tmajna.Din ir-reżistenza għall-bidla toħloq sens ta 'moviment.Taħt it-tmexxija tal-Laboratorju ta' Riċerka tan-Nanoelettronika ta 'Kaustav Banerjee, issa ġie żviluppat induttur ta' enerġija kinetika li juża teknoloġija tal-grafene: l-ogħla materjal ta 'densità ta' inductance li qatt ġie rreġistrat.
5.) Poġġi graphene fi kwalunkwe apparat. Issa ejja nieħdu l-istokk. Għandna graphene. Għandna verżjonijiet "super" ta 'resistors, capacitors u indutturi - minjaturizzati, robusti, affidabbli u effiċjenti. L-ostaklu finali fir-rivoluzzjoni ultra-minjaturizzazzjoni fl-elettronika , għall-inqas fit-teorija, hija l-abbiltà li inbiddlu kwalunkwe apparat (magħmul minn kważi kull materjal) f'apparat elettroniku. Biex dan ikun possibbli, kulma għandna bżonn hija l-abbiltà li ninkorporaw elettronika bbażata fuq il-grafene fi kwalunkwe tip ta 'materjal li rridu, inklużi materjali flessibbli.Il-fatt li graphene għandu fluwidità tajba, flessibilità, saħħa, u konduttività, filwaqt li ma jagħmilx ħsara lill-bnedmin, jagħmilha ideali għal dan il-għan.
Fl-aħħar ftit snin, l-apparati tal-graffen u tal-grafin ġew iffabbrikati b'mod li nkiseb biss permezz ta' numru żgħir ta' proċessi li huma stess huma pjuttost rigorużi. Tista' jossidizza l-grafita qadima sempliċi, dewwebha fl-ilma, u tagħmel il-grafin bil-fwar kimiku. depożizzjoni.Madankollu, hemm biss ftit sottostrati li fuqhom jista 'jiġi ddepożitat il-graffen b'dan il-mod. Tista' tnaqqas kimikament l-ossidu tal-grafin, imma jekk tagħmel hekk, tispiċċa bi grafen ta' kwalità fqira. Tista' wkoll tipproduċi grafena permezz ta' tqaxxir mekkaniku , iżda dan ma jippermettix li tikkontrolla d-daqs jew il-ħxuna tal-grafin li tipproduċi.
Dan huwa fejn jidħlu l-avvanzi fil-grafit imnaqqax bil-lejżer. Hemm żewġ modi ewlenin biex jinkiseb dan. Wieħed huwa li tibda bl-ossidu tal-grafene. L-istess bħal qabel: tieħu l-grafita u tossidaha, iżda minflok tnaqqasha kimikament, tnaqqasha bil-lejżer.B'differenza mill-ossidu tal-graffen imnaqqas kimikament, huwa prodott ta 'kwalità għolja li jista' jintuża f'supercapacitors, ċirkwiti elettroniċi, u karti tal-memorja, fost oħrajn.
Tista 'wkoll tuża polyimide, plastik b'temperatura għolja, u grafen tal-mudell direttament b'lejżer. Il-laser ikisser ir-rabtiet kimiċi fin-netwerk tal-poliimide, u l-atomi tal-karbonju jerġgħu jorganizzaw lilhom infushom b'mod termali biex jiffurmaw folji tal-grafin irqaq u ta' kwalità għolja. Polyimide wera ton ta 'applikazzjonijiet potenzjali, għaliex jekk inti tista' inċiżjoni ċirkwiti graphene fuqha, inti tista 'bażikament iddawwar kwalunkwe forma ta' polyimide f'elettronika li jintlibes. Dawn, biex insemmu xi ftit, jinkludu:
Iżda forsi l-aktar eċċitanti—minħabba l-emerġenza, iż-żieda, u l-ubikwità ta’ skoperti ġodda ta’ graphene imnaqqax bil-lejżer—huwa fl-orizzont ta’ dak li hu possibbli bħalissa.B’grafen imnaqqax bil-lejżer, tista’ taħsad u taħżen l-enerġija: apparat li jikkontrolla l-enerġija. .Wieħed mill-eżempji l-aktar egreġjużi ta 'teknoloġija li tonqos milli tavvanza huwa batteriji.Illum, kważi nużaw kimiċi ta' ċelluli niexfa biex naħżnu l-enerġija elettrika, teknoloġija antika ta 'sekli.Prototipi ta' apparati ta 'ħażna ġodda, bħal batteriji taż-żingu-arja u stat solidu capacitors elettrokimiċi flessibbli, ġew maħluqa.
Bil-grafen imnaqqax bil-lejżer, mhux biss nistgħu nirrivoluzzjonaw il-mod kif naħżnu l-enerġija, iżda nistgħu wkoll noħolqu apparat li jintlibes li jikkonvertu l-enerġija mekkanika f'elettriku: nanoġeneraturi triboelettriċi. Nistgħu noħolqu fotovoltajċi organiċi notevoli li għandhom il-potenzjal li jirrevoluzzjonaw l-enerġija solari. Aħna jista' wkoll jagħmel ċelloli tal-bijofjuwil flessibbli; il-possibbiltajiet huma enormi.Fuq il-fruntieri tal-ġbir u l-ħażna tal-enerġija, ir-rivoluzzjonijiet huma kollha fi żmien qasir.
Barra minn hekk, graphene imnaqqax bil-lejżer għandu jwassal għal era ta 'sensors bla preċedent. Dan jinkludi sensuri fiżiċi, peress li bidliet fiżiċi (bħal temperatura jew razza) jikkawżaw bidliet fil-proprjetajiet elettriċi bħar-reżistenza u l-impedenza (li jinkludu wkoll il-kontribuzzjonijiet ta' capacitance u inductance). ).Jinkludi wkoll apparati li jiskopru bidliet fil-proprjetajiet tal-gass u l-umdità, u – meta jiġu applikati għall-ġisem tal-bniedem – bidliet fiżiċi fis-sinjali vitali ta’ xi ħadd. sempliċiment tehmeż garża ta 'monitoraġġ tas-sinjali vitali li istantanjament javżana għal kwalunkwe tibdil inkwetanti f'ġisimna.
Din il-linja ta' ħsieb tista' wkoll tiftaħ qasam ġdid sħiħ: bijosensuri bbażati fuq teknoloġija tal-grafin imnaqqax bil-lejżer. Griżuma artifiċjali bbażata fuq grafen imnaqqax bil-lejżer tista 'tgħin biex timmonitorja l-vibrazzjonijiet tal-griżmejn, billi tidentifika d-differenzi tas-sinjali bejn sogħla, żanżin, għajjat, tibla' u nodding. movimenti.Il-grafin imnaqqax bil-lejżer għandu wkoll potenzjal kbir jekk trid toħloq bijoriċettur artifiċjali li jista 'jimmira molekuli speċifiċi, jiddisinja diversi biosensors li jintlibsu, jew saħansitra jgħin biex jippermetti diversi applikazzjonijiet tat-telemediċina.
Kien biss fl-2004 li metodu ta 'produzzjoni ta' folji tal-grafene, għall-inqas intenzjonalment, ġie żviluppat l-ewwel.Fis-17-il sena minn dakinhar, serje ta 'avvanzi paralleli finalment ġabu fuq quddiem il-possibbiltà li tirrivoluzzjona l-mod kif il-bnedmin jinteraġixxu mal-elettronika. Meta mqabbel mal-metodi eżistenti kollha ta 'produzzjoni u fabbrikazzjoni ta' apparati bbażati fuq il-grafin, il-grafin imnaqqax bil-lejżer jippermetti mudelli tal-grafin sempliċi, prodotti bil-massa, ta 'kwalità għolja u rħas f'varjetà ta' applikazzjonijiet inkluż bidla fl-elettronika tal-ġilda.
Fil-futur qarib, huwa raġonevoli li wieħed jistenna avvanzi fis-settur tal-enerġija, inkluż il-kontroll tal-enerġija, il-ħsad tal-enerġija u l-ħażna tal-enerġija. Ukoll fil-futur qarib hemm avvanzi fis-sensuri, inklużi sensuri fiżiċi, sensuri tal-gass, u anke bijosensuri. L-akbar x'aktarx li r-rivoluzzjoni tiġi minn oġġetti li jintlibsu, inklużi tagħmir għal applikazzjonijiet dijanjostiċi tat-telemediċina. Biex tkun ċert, għad fadal ħafna sfidi u ostakli. Iżda dawn l-ostakli jeħtieġu titjib inkrementali aktar milli rivoluzzjonarju. Hekk kif l-apparati konnessi u l-Internet tal-Oġġetti jkomplu jikbru, il-ħtieġa għal l-elettronika ultra-żgħar hija akbar minn qatt qabel. Bl-aħħar avvanzi fit-teknoloġija tal-grafene, il-futur diġà qiegħed hawn f'ħafna modi.