Computing
Maaari Bang Pagsamahin ng Organic Semiconductors ang Mga Benepisyo ng Graphene at Silicon?
Idagdag ang Securities.io sa mga gusto mong mapagkunan sa Google
Hindi Natupad na Potensyal ng Semiconductor ng Graphene
Matagal nang itinuturing ang graphene bilang isang kahanga-hangang materyal, na may natatanging katangian na maaaring gumanap ng papel sa susunod na henerasyon ng mga semiconductor. Ang pagtingin dito bilang isang milagro ay maraming aspeto dahil sa pisikal nitong katangian, ito ay 200 beses na mas matibay kaysa bakal, at ang paggalaw ng mga electron ay 140 beses na mas mabilis sa graphene kaysa sa silicon.
Pinagmulan: Visual Capitalist
Sa simula, inakala ng mga mananaliksik na nag-aaral ng graphene na maaari itong palitan ang silicon sa mga semiconductor. Sa kasamaang palad, kulang ito sa isang mahalagang elektronikong tampok na tinatawag na “band gap.”
Ang band gap ay tumutukoy kung ang isang materyal ay ituturing na metal (nagdadala ng kuryente), isolator (hinarang ang kuryente), o semiconductor (na maaaring magpalit-palit sa pagiging konduktibo at isolante).
Pinagmulan: Energy Education
Ang problema ay walang band gap ang graphene, kaya hindi ito magagamit bilang semiconductor.
Gayunpaman, may ibang uri ng materyal na maaaring magkaroon ng kaparehong paggalaw ng electron tulad ng graphene ngunit may band gap na angkop para sa mga semiconductor. Ang materyal na ito ay tinatawag na organic polymer.
Pagtatayo ng mga Organic Semiconductor
Dalawang salik ang nagpapasigla sa conductivity ng graphene:
- Ito ay pangunahing isang 2D na materyal, na bumubuo ng perpektong patag na monoatomic na patong ng mga atom ng carbon.
- Ang mga electron sa pagitan ng mga hexagon ng carbon ay maaaring dumaloy halos malaya sa pagitan ng mga atomic na estruktura na tinatawag na aromatic hydrocarbons.
Pinagmulan: Britannica
Ang mga aromatic hydrocarbons ay talagang karaniwan sa kalikasan, ngunit ang 2D na patong ng graphene ay mas bihira. Gayunpaman, maraming organic na materyales ang may potensyal na magpakita ng band gap na kulang sa graphene.
Ang mga mananaliksik sa Pohang University of Science and Technology (POSTECH) ng South Korea na sina Propesor Kimoon Kim, Propesor Ji Hoon Shim, Propesor Jun Sung Kim, at Dr. Yeongsang Lee ay naghanap ng paraan upang gawing katulad ng graphene ang karaniwang organic na materyal.
Pinagmulan: POSTECH
Paggawa ng 2D na Organic Polymers
Ang humahadlang sa mga organic polymer na gumana tulad ng graphene ay ang pag-uulit ng mga layer sa panahon ng polymerisasyon, na nagbabawal sa paglago ng polymer.
Natuklasan ng mga mananaliksik na sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga kemikal na grupo na humaharang sa pagdikit ng mga monomer (steric hindrance), maaari nilang pigilan ang pag-stack ng dalawang-dimensional na polymer intermediate. Ang ginamit na organic polymer ay triazacoronene.
Pinagmulan: POSTEDCH
Pagkatapos, nagdagdag sila sa proseso ng polymer synthesis ng hakbang na tinatawag na p-type doping, na karaniwang ginagamit sa paggawa ng mga semiconductor. Ito ay tumutukoy sa pagdaragdag ng mga elemento sa isang semiconductor na materyal upang ito ay maging mas konduktibo.
Pinagmulan: Wikipedia
Inilarawan ng mga mananaliksik ang nagresultang materyal bilang may “kahanga-hangang electrical conductivity”.
Ang Malawak na Potensyal ng mga Organic Semiconductor
Ang tagumpay na ito ay naglutas sa isyu ng napakababang electron mobility ng mga organic semiconductor.
Pinapadali rin nito ang kontrol sa mga conduction pathway para sa mga electron at butas (holes) sa antas ng molekula, isang kinakailangang hakbang para makagawa ng mga transistor at computing chip mula sa materyal na ito.
Posible rin na “bigyan” ng band gap ang graphene, isang landas na mas detalyadong tinalakay sa aming artikulo “Graphene Semiconductors – Are They Finally Here?”
Ang parehong potensyal ng mga graphene semiconductor at mga organic semiconductor na may katangiang katulad ng graphene ay maaaring magkaroon ng maraming posibleng aplikasyon.
Siyempre, ito ay magaganap lamang kung magpapatuloy tayong mag-compute gamit ang mga semiconductor, sa halip na photonics tulad ng tinalakay sa “Advancing Semiconductors – Could ‘Donut’ Beams to ‘Lego’ Blocks Be Set to Upend Industry Approaches?” o quantum computing tulad ng tinalakay sa “The Current State of Quantum Computing ”.
Mga Semiconductor
Habang ang silicon ay umaabot na sa limitasyon dahil sa pisikal nitong katangian, ang conductivity na katulad ng graphene ay maaaring gawing viable na pamalit na materyal ang mga organic semiconductor upang mapanatili ang bisa ng batas ni Moore, dahil ang mas mabilis na mga electron ay nagreresulta sa mas mabilis na pag-compute.
Idinadagdag nito ang organic na materyal sa mga kandidato para palitan ang silicon, kasama ang pinahusay na graphene at Insulator-To-Metal (IMT) tulad ng vanadium dioxide (maaari mong basahin pa ang tungkol sa mga pag-unlad ng teknolohiyang semiconductor sa “Keeping Pace with Moore’s Law with Active Substrates And Neuromorphic Computing”).
Mga Baterya
Isa pang industriya na nagbabalak gumamit ng organic na materyal upang palitan ang mga metal ay ang industriya ng baterya, na pinapagana ng pag-usbong ng mga EV at renewable energy.
Kung maipapakita ng mga organic na materyales ang mga katangiang katulad ng graphene, maaari silang maging opsyon para sa mga graphene battery, isa sa maraming posibleng kimika ng baterya para sa EV, na tinalakay namin sa “The Future of Mobility – Battery Tech”.
Mga Kumpanya ng Semiconductor
1. IBM
IBM Tsart ng Presyo
Isang makasaysayang nangunguna sa computing, mga semiconductor, at disenyo ng chip, ang International Business Machines Corporation (IBM ) (IBM) ay naroroon sa karamihan ng mga makabagong inobasyon sa computing at industriya ng mga semiconductor.
Kabilang dito ang mga conducting organic material na tinalakay sa artikulong ito, pati na rin ang neuromorphic computing, quantum computing, photonics, atbp.
Kasama ang Intel (INTC ), ang IBM ay isa sa mga kumpanyang pinakamahigpit na nagtutulak ng mga bagong anyo ng teknolohiyang computing, na naglalayong ulitin ang non-silicon computing at ang mga nakaraang tagumpay nito.
Ito ay naglalagay sa IBM sa magandang posisyon upang magamit ang napakalaking budget sa R&D at network ng mga research partner upang mapakinabangan ang mga tuklas tulad ng graphene-like organic semiconductors.
2. ON Semiconductor Corporation
ON Tsart ng Presyo
Ang ON Semi ay isang kumpanyang semiconductor na nagdadalubhasa sa electrification, kabilang sa automotive, pati na rin sa iba pang sektor tulad ng solar energy, mga baterya, aerospace, telecommunication, data centers, at medikal. Dahil dito, ito ay isang pangunahing kasosyo para sa maraming pinakamalaking kumpanya ng industriya sa buong mundo.
Pinagmulan: ON Semi
Isang malaking bahagi ng teknolohikal na kalamangan ng ON Semi ay nakabatay sa silicon carbide, isang uri ng silicon-carbon compound na ginagamit para sa mga high-energy electric system. Pinapayagan nito ang napakataas na power loads na kinakailangan para sa mabilis na pag-charge ng mga EV.
Ang silicon carbide ay ang kemikal na kamakailan lamang ginamit ng mga mananaliksik upang bumuo ng semiconductive graphene, tulad ng tinalakay sa aming artikulo “Graphene Semiconductors – Are They Finally Here?”.
Ang estratehiya ng ON Semi na magdoble sa silicon carbide ay nagdulot ng pagtaas ng kita ng kumpanya sa mga nakaraang taon, na pinasigla ng rebolusyon ng EV.
Ang kadalubhasaan ng ON Semi sa silicon carbide at pangkalahatang mga semiconductor na gumagamit ng carbon ay maaaring maging mahalaga sa pag-industriyalisa ng mga semiconductor na batay sa graphene o organic na materyales.
Samantala, ang pangangailangan para sa mas malakas at mas epektibong mga baterya at electric system, ang silicon carbide, ay nagiging lalong mahalaga sa pandaigdigang supply chain. Bilang isang lider sa sektor, malamang na makikinabang nang malaki ang ON Semi mula sa trend ng electrification, lalo na sa mga EV.
Sa huli, posible rin na kung ang mga organic semiconductor ay may aplikasyon sa teknolohiya ng baterya, ang matatag na presensya ng ON Semi sa sektor ay makakatulong upang ito ay maging isa sa mga unang kumpanya na handang ilunsad ang teknolohiyang ito.
