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

Германия: нанотехнологии улучшают автомо

News image

Германское Министерство, курирующее исследовательские работы, объявило о намерении инвестировать 38 миллионов евро в программу NanoMobil. Це...

Секрет нанобомбы. Мода на приставку «нан

News image

Большинством анекдотов про нанотехнологии мы обязаны первому вице-премьеру Сергею Иванову, автору бессмертной фразы «Продукция на ос...

Теплопередача в графене больше, чем ожид

News image

В лаборатории IBM были проведены исследования теплопередачи между графеном и подложкой, на которой сформировано графеновое ус...

Волокнисто игольчатый композит

News image

Текстильный материал черного цвета состоящий из случайно орентированых углеродних волокон и нитевидных кристалов. Электропроводен, стойкий к ...

Молекулярные солнечные батареи

News image

В обзоре Hiroshi Imahori Electrophoretic deposition of donor-acceptor nanostructures on electrodes for molecular photovoltaics (J...

Наночастицы могут нанести вред ДНК челов

News image

Микробиологи из Университета Бристоля пришли к выводу, что наночастицы опасны для ДНК человека, поэтому концепция до...

10 фактов об устрашающем адронном коллай

News image

Новость о проводимом в Европе эксперименте сколыхнула общественное спокойствие, поднявшись на первые позиции списка обсуждаемых те...

Фотонные нанокристаллы – лучший теплоизо

News image

Вакуум не только является проблемой космических путешественников, но и является одним из лучших теплоизоляторов в пр...

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...

Создан пластик для солнечных батарей

Как сообщает портал Earth & Sky, создан пластик, который способен применяться в солнечных батареях. Ученые, рабатющие над созданием нового вида со...

Немецкий лазерный пинцет удостоен американской премии

Немецкая компания JPK Instruments (Берлин) была удостоена американской премии Prism Award for Photonics Innovation. Всего международное жюри оценивало более 135 прод...

Ученые Северной Каролины разрабатывают гибкие антенны

Антенны не только для того, чтобы слушать радио. Они используются во всем, начиная с сотовых телефонов и заканчивая GPS. Исследование го...

Светодиоды: реальная угроза рынку света

Cветотехнический рынок уже давно поделился две группы. Первая — те, кто продвигает лампы накаливания, галогенные и люминесцентные лампы. Вторая же гр...

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.