News image News image News image News image News image News image News image News image


Теплопередача в графене больше, чем ожидалось
Нанотехнологии как наука - Нанотехнологии в энергетике

теплопередача в графене больше, чем ожидалось

В лаборатории IBM были проведены исследования теплопередачи между графеном и подложкой, на которой сформировано графеновое устройство. Как оказалось, этот процесс имеет большие масштабы, нежели предполагалось ранее. Полученная в ходе эксперимента информация будет использована для поиска решений обозначенной проблемы.

Начиная с момента открытия в 2004 году, новая структурная модификация углерода, графен, не перестает удивлять ученых своими уникальными физико-химическими свойствами. Уже описанные особенности сделали графен одним из наиболее перспективных материалов для развития электроники будущего, в частности, некоторые ученые полагают, что графен мог бы стать отличной заменой кремнию.

На сегодняшний день графен – самый тонкий из известных материалов. Он состоит всего лишь из одного слоя атомов углерода, связанных в гексагональную двумерную кристаллическую решетку. Благодаря особенностям кристаллической структуры, электроны могут практически беспрепятственно перемещаться внутри этой решетки с достаточно большими скоростями, что позволяет им вести себя как релятивистские частицы с нулевой массой покоя и определяет большую часть неожиданных свойств графена. В частности, эта особенность позволяет рассматривать графен как средство создания самых быстрых транзисторов, во много раз обходящих по своим характеристикам известные достижения кремниевой электроники.

Однако, до применения графена на практике еще далеко. Помимо удивительных свойств у «двумерного» материала существует и целый ряд проблем, которые еще необходимо преодолеть. К примеру, в ходе экспериментов с простейшими электронными компонентами из графена, исследователи из лаборатории IBM обнаружили, что этот материал вызывает значительный нагрев подложки, если речь идет о работе с токами насыщения. Известно, что для эффективного построения электронных устройств из графена необходимо работать именно с такими значениями тока, поэтому обнаруженные тепловые эффекты могут стать существенным препятствием для развития графеновой электроники.

Данные были получены специалистами IBM при помощи измерений распределения температуры в графеновых электронных компонентах, «работающих» в качестве звена электрической цепи. Исследования были выполнены совмещением оптической микроскопии и измерений электронного транспорта.

В рамках своих экспериментов исследователи IBM обнаружили, что большая часть теплового потока формируется на границе двумерного листа углерода и кварцевого основания, уходя позже в подложку. Они предположили, что процесс обусловлен передачей части энергии свободных электронов в графене напрямую поверхности кварцевого основания (а точнее, атомам на этой поверхности), вызывая колебания этих атомов. С одной стороны, свободные электроны теряют свою энергию, а с другой - подобное взаимодействие приводит к рождению квазичастиц колебаний атомов в кристаллической решетке – фононов.

Подобный эффект известен и для кремниевых транзисторов, однако, там он имеет меньшие масштабы, т.к. в кремнии большая часть свободных электронов (отвечающих за проводимость) сосредоточена на некотором удалении от поверхности подложки. При этом эффективность передачи энергии между электронами проводимости и фононами поверхности основания в значительной степени зависит от этого расстояния.

Выполненные исследования показали, что в процессе развития графеновой электроники на первый план выходит совсем другой комплекс проблем, нежели в случае с кремнием: «паразитное» взаимодействие свободных электронов с поверхностью подложки. Будущие разработки исследовательской группы, безусловно, будут направлены на поиск наиболее подходящих подложек, позволяющих снизить выявленный эффект.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Применение нанотехнологий

Химический слой спасёт ваши носки от нам

News image

Практически любую поверхность или ткань можно сделать водонепроницаемой, но в то же время позволить ей ды...

Спинтроника

News image

Тепло, еще теплее… Спинтроника рождалась постепенно, и, хотя это произошло недавно, проследить ее истоки достаточно сложно. Во...

Вездесущий графен

News image

Как известно, существует два подхода к синтезу пленок графена большой площади. Первый подход заключается в х...

Блок-сополимеры (block-copolymers)

News image

Воображение древних людей породило множество мифологических чудовищ, сочетавших в себе части разных животных. Читая «Мифы Др...

Нанотехнологии и продовольствие

News image

В докладе постоянного комитета по науке и технике в палате лордов британского парламента, озаглавленном “Нанотехнологии и ...

Почему Луна влияет на организм и деятель

News image

Никакой магии – сплошная наука! Это легко объяснить на наноуровне. С древности Луна и звёзды привлекали вн...

Как измерить проводимость полимерной мол

News image

Развитие различных электронных устройств на основе единичных молекул требует полного понимания того, как происходит транспорт но...

Нанотехнологии, которые нас убивают

News image

Мне всегда было интересно: какие отечественные нанотехнологии применяются для обеспечения хорошей погоды на политически важ...

Новости нанотехнологий

Кремниевые нанотрубки выращивают без применения золота

Кремниевые нанопроволоки помогут уменьшить размеры микрочипов. Ученые из Института Физики микроструктур Макса Планка в Галле впервые разработали нанопроволоки на кре...

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из графена желаемой формы оказалась подвластна капелькам воды – о пластичности графеновых наноструктур сообщают химики из...

Влияние полярности электрического поля на рост вертикал

Одно из наиболее перспективных направлений использования углеродных нанотрубок (УНТ) связано с разработкой холодных полевых эмиттеров на их основе. Уникальные особенности та...

Наноальтернатива таблеткам

  Одним из первых медицинских применений нанотехнологии стало разработанное учеными из США быстродействующее лекарство от импотенции, которое сможет соперничать таблетками Частицы препарата ...

Композиты медицинские «MBM — ЛН»

Справка о применении в клинической практике композитного материала «MBM — ЛН» Композитный материал «MBM — ЛН» представляет собой ткань черного цвета. Развитая по...

More in: Технологии, Наноматериалы, Наномедицина, НаноТехника , Новости

Популярные заметки:

Космический лифт и нанотехнологии

От фантастики к реальности КОСМИЧЕСКИЙ ЛИФТ - это лента, один конец которой присоединен к поверхности Земли, а другой находится на...

Обои смогут защитить здание от повреждений

Berry Plastics в сотрудничестве с Army Corp of Engineers разработала новые обои, которые способны защитить здания от повреждений. Обои под на...

Новый метод создания электродов для измерения свойств н

Ученые, изучающие физические явления на наноуровне, хорошо знают, что «припаять» контакты к единичной органической молекуле зачастую намного сложнее, чем синтезировать са...

Нанотрубки научились получать в промышленных масштабах

Углеродные нанотрубки, основу для сверхпрочных материалов, можно будет получать в промышленных масштабах: благодаря изобретению американских химиков их стоимость заметно снизится. Нанотрубка – ...

Ученые проложили проводку в клеточной мембране

Ученым удалось передать и получить электрический импульс по клеточной мембране при помощи искусственно созданной нанопроволоки. Созданную ими гибридную систему авторы оп...

Your are currently browsing this site with Internet Explorer 6 (IE6).

Your current web browser must be updated to version 7 of Internet Explorer (IE7) to take advantage of all of template's capabilities.

Why should I upgrade to Internet Explorer 7? Microsoft has redesigned Internet Explorer from the ground up, with better security, new capabilities, and a whole new interface. Many changes resulted from the feedback of millions of users who tested prerelease versions of the new browser. The most compelling reason to upgrade is the improved security. The Internet of today is not the Internet of five years ago. There are dangers that simply didn't exist back in 2001, when Internet Explorer 6 was released to the world. Internet Explorer 7 makes surfing the web fundamentally safer by offering greater protection against viruses, spyware, and other online risks.

Get free downloads for Internet Explorer 7, including recommended updates as they become available. To download Internet Explorer 7 in the language of your choice, please visit the Internet Explorer 7 worldwide page.