Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

IBM bije grafenowe rekordy

Recommended Posts

IBM pokazał najszybszy grafenowy tranzystor. Błękitny Gigant pobił tym samym swój własny rekord sprzed roku, kiedy to zaprezentowano tranzystor pracujący z prędkością 100 GHz. Najnowsze działo IBM-a jest taktowane zegarem o częstotliwości 155 GHz.

Yu-Ming Lin z IBM-a powiedział, że badania nad nowym grafenowym tranzystorem dowiodły, iż możliwe jest produkowanie tanich urządzeń tego typu za pomocą standardowych technologii wykorzystywany przy produkcji półprzewodników. To z kolei oznacza, że komercyjna produkcja grafenowej elektroniki może rozpocząć się w stosunkowo niedługim czasie.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Podejrzewam, że wejście w życie technologii grafenowej będzie ogromnym przełomem w przemyśle elektronicznym ;) Kolejnym takim przełomem może być pojawienie się kwantowych komputerów. Boję się tylko tego, że wraz z niewyobrażalnym poszerzeniem się możliwości obliczeniowych pojawi się też mnóstwo zagrożeń (np dotychczasowe metody szyfrowania staną się bezużyteczne).

Share this post


Link to post
Share on other sites

A komputery GRID obliczające projekty naukowe będą jeszcze szybsze.

Share this post


Link to post
Share on other sites

wszystko pięknie, tylko po co?

Tak naprawdę PO CO?

Po to żeby banda kretynów siedziała przed kolejną kretyńską strzelanką, na której rozbryzgi krwi renderowane są w sposób bardziej realistyczny?

Rozumiem postęp ale jak narazie w większości służy do produkcji gadżetów.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest shadowmajk

Wroc do jaskini, tam jest Twoje miejsce. ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

155Ghz to nie tak dużo. Zgodnie z prawem Moor'a (mówiącego o ilości tranzystorów, czyli lekkie nagięcie)

Ja mam u siebie 4rdzenie*2,5Ghz = 10Ghz

(od 2008)

Ghz    lata

10

20   2 - 2010

40   4 - 2012

80   6 - 2014

160   8 - 2016

320    10

640 12

1280 14

2560 16

5120 18

10240  20

Biorąc powyższe pod uwagę wprowadzenie grafenu przyśpieszyłoby rozwój o kilka lat, ale nie zrobiłoby radykalnej rewolucji.

 

Dałoby to skokowe nagłe przyśpieszenie, ale później znów, o ile dalej, zgodnie z prawem Moor'a.

 

W projekcie Folding@home przyniosłoby cudowne rezultaty. To by było piękne.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Biorąc pod uwagę tylko GHz faktycznie może to nie jest aż tak zawrotna szybkość... Choć ja mam 2*2,5Ghz, i nie pogniewałbym się za 30x szybszy procesor :P Może nadrobiłby to, że mam zintegrowaną kartę graficzną w laptopie :D

 

W każdym razie jeśli dodamy do tego, że wg innego artykułu z KW grafenowa elektronika będzie w stanie sama siebie schładzać, zaczyna się robić ciekawie - bo będzie można zrobić procesor wielkości obecnego układu procesor+radiator, no bo element chłodzący nie będzie już zajmował miejsca.. Tym samym ilość tranzystorów w procesorze można by zwiększyć dodatkowo 10-30krotnie. I wtedy wielkości zaczynają już być dosyć imponujące :)

 

Mnie się przy tych przyszłościowych możliwościach marzy się gra, w której będzie symulowany świat realny. Nazywam to 'grą o szmacie' :P Chodzi o to, że gdy gracz znajdzie np wspomnianą szmatę, to nie będzie miał do wyboru tylko takich akcji, jakie umożliwili programiści, ale będzie mógł manipulować wspomnianą szmatą tak jak w realnym świecie - owinąć wokół kija i zrobić pochodnię, nakłaść do środka kamieni i mieć prowizoryczną broń, użyć jako filtra do wody, zastosować jako bandaż, podrzeć na paseczki i związać je ze sobą żeby mieć sznurek i wymyślić jeszcze więcej zastosowań - co tylko przyjdzie do głowy ;) Jeśli każdy obiekt w grze mógłby zachowywać się w ten sposób, każdą z gier można by przejść na miliony sposobów :P

 

Myślę, że aby coś takiego było możliwe, trzeba poszczególne przedmioty utworzyć z mikroziaren (takiej większej alternatywy atomów i cząsteczek), z których każde wykazywałoby właściwości fizyczne specyficzne dla danego materiału. Nie wiem czy moc obliczeniowa komputerów grafenowych by na to wystarczyła, ale kwantowych już powinna :P

Share this post


Link to post
Share on other sites

Biorąc pod uwagę to co piszecie... litości.

Ilość rdzeni nie ma nic wspólnego ani z częstotliwością ani z prawem Moora.

Jeśli już to można mówić zmodyfikowanej wersji prawa Moora dotyczącej podwajania się wydajności.

Ale liczenie 2 x 3 GHz = 6 GHz to jakiś obłęd.

To tak jakby liczyć że dwie ciężarówki jadące z szybkością po 80 km/h jadą z szybkością 160 km/h.

Zwiększa się ilość towaru jaki możemy przewieźć ale nie szybkość jazdy. Zwiększa się moc obliczeniowa.

Tylko że jak chcecie zwiększyć moc obliczeniową to patrzcie na superkomputery.

Zdanie " ja mam u siebie 4x2,5=10 GHz"

a ja mam u siebie różne komputery między innymi 1x2,6 GHz.

a superkomputer ma 1024 x 4 x 3 GHz= 12 THz

a internet ma 1000000 x 2 x 2,5 GHz= dużo więcej.

Przecież tu można dowolną rzecz napisać. To bezsensowne, nic tak nie porównamy.

Proponuję wrócić do początku czyli: rozmiaru technologii w jakiej wykonujemy dany układ. I tu już prawo zostało złamane. Tym samym częstotliwość nie wzrośnie za dużo bez grafenu.

A to że mamy układy wielordzeniowe, równie dobrze możemy dwa kompy połączyć w sieć, wspomóc dobrym algorytmem i mamy wzrost mocy obliczeniowej. Zależny jedynie od naszej kasy (ilości komputerów). Co nasza kasa ma wspólnego z prawem Moora? Ano, nic. To ekonomia a nie technologia.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Prędkość nowych tranzystorów wykonanych z grafenu jest duża ale nie powalająca. Ja chciałbym się dowiedzieć w jakiej technologii zostały wykonane. Wydaje mi się, że skoro zaznaczyli, że można je produkować przy użyciu obecnej technologii, to nie zeszli poniżej 20nm.

 

Bardzo istotne dla Grafenu będzie połączenie technologi poniżej 20nm (która już ograniczyła krzem) z ich szybkością. Pozwoli to budować niewielkie a zarazem bardzo szybkie procesory czy układy programowalne.

 

Osobiście duże nadzieje wiążę z ograniczeniem poboru prądu, ponieważ ilość energii traconej na chłodzenie elektroniki jest istotnym problemem.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Grafen to materiał przyszłości nie tylko do zastosowań w elektronice. Wyobraźmy sobie możliwość jego produkcji na wielkoprzemysłową skalę i to w nieograniczony sposób. Np. szyby do samochodu coś w rodzaju kanapki na wierzchu powierzchnia grafenowa w środku kwarc taka szyba była by praktycznie nie do zarysowania na dodatek kuloodporna, lub kamizelki kuloodporne cienkie jak podkoszulek, mnóstwo zastosowań w każdej dziedzinie życia. Wprowadzenie grafenu na taką skalę będzie oznaczać początek nowej ery, która będzie się miała mniej więcej jak era żelaza do ery kamienia łupanego.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dokładnie tak jak mówisz, tylko z mojego punktu widzenia kamizelka o grubości podkoszulka nie zdałaby rezultatu, pocisk może by i jej nie przebił ale cała energia pocisku przeszłaby na klatkę piersiową, więc mamy uszkodzenia wywołane uderzeniem a nie przebiciem. Standardowa kamizelka odbiera również samą energię uderzenia.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Thikim, masz dużo racji, ale przyznasz, że właśnie łączenie wielu rdzeni, komputerów itd daje wzrost możliwości. Sama szybkość wykonywanych operacji istotnie - nie zmienia się. Ale zmienia się ilość jednoczesnych operacji wykonywanych w ciągu sekundy. Dzięki temu szybkość wykonania określonej ilości operacji jest większa. Coś na zasadzie jakby miał dół miał kopać jeden robotnik, a dziesięciu: każdy z nich kopie niby tak samo szybko, ale dół będzie wykopany 10x szybciej. I tak jak w przykładzie z ciężarówkami, który podałeś - nie jadą 2x szybciej, ale całość towaru jaki trzeba przewieźć, przewiozą 2x szybciej. Rozwój technologii będzie o tyle fajny, że w jednym przeciętnym komputerze wzrośnie moc obliczeniowa - tak jak teraz wymieniamy kości ram po 1,2 czy 4GB, a kiedyś wymieniało się po 1,2,4MB..

 

Zgadzam się z MikiWay - grafen ma dużo szersze zastosowanie niż elektronika.. Co byście np powiedzieli na tworzenie elementów konstrukcyjnych, które nie byłyby spawane, ale syntezowane od razu w pożądanym kształcie z grafenu, połaczone z dokładnością do jednego atomu? To mogło by się przyczynić do niezwykłego wzrostu wytrzymałości ;)

 

Na razie to brzmi jak sci-fi, ale w ciągu zaledwie nieco ponad dwudziestu lat mojego życia dokonał się taki skok technologiczny, że pewnie za kolejne 10-20 lat świat może zmienić się nie do poznania :P

Share this post


Link to post
Share on other sites

mam pytanie na jakiej zasadzie działa taki tranzystor grafenowy skoro jest on przewodnikiem,

w takim razie nie ma on przerwy energetycznej, wiec budowa kanału za jego pomocą jest bez sensowna,

chyba ze gdzieś się tu mylę? ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

http://kopalniawiedzy.pl/grafen-osadzanie-z-warstwy-gazowej-Uniwersytet-Warszawski-Instytut-Technologii-Materialow-Elektronicznych-12853.html

 

Z tego co tutaj zostało ogłoszone, istnieje przerwa energetyczna. Podejrzewam, że może to być zorganizowane w taki sposób, że przerwa energetyczna istnieje między poszczególnymi warstwami grafenu.. Ale nie znam się na tym za dobrze, także nie mogę być pewien ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

no ale co ma 'przerwa energetyczna' pomiędzy warstwami wspólnego, skoro wzdłuż przewodzi, a tak się je buduje z tego co widziadłem ze warstwy sa równolegle do kanału.

Share this post


Link to post
Share on other sites

O tym że wiele rdzeni daje większą moc pisałem sam. Natomiast nie daje to zwiększenia częstotliwości pracy układu i nie można pisać odnośnie Moora że 2x3GHz=6GHz. Jest to całkowicie bezsensowne. Równie dobrze można napisać prawo Moora działa bo co roku rośnie liczba komputerów na świecie i mamy większą moc obliczeniową.

W ostatnich latach postęp jeśli chodzi o częstotliwość pracy układów jest praktycznie zerowy.

W 1997 dobry procesor miał 233 MHz.

W 2005 dobry procesor miał 2,3 GHz.

Czy dziś dobry procesor ma 23 GHz????

Nie. Nawet do 5 GHz nie doszliśmy (mówię o popularnych układach, specjalizowane mogą być szybsze).

Za dużo problemów.

Technologię zmniejszamy powoli ale to też się niedługo skończy, myślę że w tym 10leciu.

Pozostają inne półprzewodniki, ale też nie za wiele zdziałamy.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Pozostają inne półprzewodniki

 

jakie? ;d

 

nie tylko szybkość zegara decyduje o wydajności, więc weź to pod uwagę.

Share this post


Link to post
Share on other sites

wszystko pięknie, tylko po co?

Tak naprawdę PO CO?

Po to żeby banda kretynów siedziała przed kolejną kretyńską strzelanką, na której rozbryzgi krwi renderowane są w sposób bardziej realistyczny?

Rozumiem postęp ale jak narazie w większości służy do produkcji gadżetów.

jak nie masz co pisać, to nie pisz proszę głupot...

podam ci przykłady: medelowanie prognoz pogody; modelowanie przepływu płynów np. przy projektowaniu sztucznych zastawek serca, czy sztucznych komór serca (obecnie obliczenia trwaja bardzo długo, nawet prostych modeli)... inne zastosowania wykocypuj sam... chyba, że u Ciebie używanie kompów ogranicza się wyłącznie do gry w głupie strzelanki lub używania idiotycznych gadżetów...

 

------------

pomyśl chwilę zanim napiszesz

Share this post


Link to post
Share on other sites

Prawo Moora odnosi się do ilości tranzystorów a nie do ich szybkości ;) Prędzej czy później prawo moora zostanie złamane nie można podwajać w nieskończoność ilości tranzystorów.

 

Do powstania grafenowego procesora jeszcze długa droga. Czy on będzie taktowany 5Ghz czy 50Ghz dla zwykłego użytkownika nie będzie miało znaczenia. Prosta przyczyna nie będziesz miał gdzie tej mocy wykorzystać... (co innego badania naukowe itp) kolejna sprawa to że procesor jest gigatycznie szybki.. nie znaczy że cała maszyna jest szybka. To jest tak jak z RAIDem :P Najszybszy RAID działa tak szybko jak najwolniejszy jego dysk. Tak samo tutaj gdzie CPU będzie szybki a np dyski/ram sama magistrala może okazać się wąskim gardłem.. Tak wiec do opracowania jest nie tylko tranzystor/procesor z grafenu ale cała masa innych rzeczy. Jak by to było takie proste to od przyszłego roku cieszylibyśmy się grafenowymi ultraszybkimi procesorami...

 

Poza tym trzeba pamiętać że najpierw takie giganty jak intel/nvidia/amd/motorola i inne najpierw wykorzystają do cna obecną technologie a dopiero później się wezmą za grafen. Tak już działa ekonomia...

Mam nadzieje tylko że grafen przyspieszy prace nad następną technologią kwantową.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Czyli produkowanie tranzystorów z?/na? grafenie nie jest takie skomplikowane? Jeszcze tylko, żeby ten grafen dało się na masową skalę produkować. Nie dość że elektronika byłaby wydajniejsza, to jeszcze mielibyśmy pojemniejsze baterie.

 

A co do czyjejś obserwacji, że tylko gry korzystają. To jest coś takiego jak automatyczne rozpoznawanie obrazu które wymaga bardzo dużo mocy obliczeniowej i może uczynić miliony ludzi bezrobotnymi - to nie gra. Poza tm jest dużo innych zastosowań.

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

To z kolei oznacza, że komercyjna produkcja grafenowej elektroniki może rozpocząć się w stosunkowo niedługim czasie.

Lubię wygrzebywać te super optymistyczne newsy.

Ktoś coś słyszał o komercyjnej produkcji grafenowej elektroniki?

Co do wydajności - odnoszę takie jakieś wrażenie że główny postęp w dziedzinie wydajność PC idzie w grafikę, ew. transmisję.

Dziś już przymierzam się do zakupu 32 calowego monitora o rozdzielczości 2560 x 1440. Gdzie czasy 800x600?

Tak lekko licząc ok. 7 krotnie większa ilość danych do obróbki.

To obciąży kartę graficzną ale i procesor także.

Kiedyś każdy by mówił że to bezsensu przecież już na ekranie 640x480 wszystko widać :D

Zresztą już na Commodore były obrazki :D

Z drugiej strony jak porównać wydajność 1 MHz Commodore z dzisiejszym PC z procesorem z kilkoma rdzeniami taktowanymi po ok. 2 GHz?

Że się na nim klika 10 mln razy szybciej? :D (w rzeczy samej tam nie było myszki tylko klawiatura i joystick)

Na ile pamiętam Commodore się nie zawieszał wydajnościowo (na krótki okres czasu przy większej ilości operacji).

Ciekawe jest dokąd zajdziemy z grafiką czyli rozdzielczością obrazu.

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites

Postęp w dziedzinie wydajności też się odbywa, choć może nieco mniej spektakularnie - jednak marketingowo chyba łatwiej sprzedać lepszy obraz (coś widocznego) niż wydajniejszy procesor. Jeśli procesor już jest wydajniejszy, to musi mieć wysoką cyferkę przy GHz, rdzeniach itp. bo inaczej się nie sprzeda. Czasem mam wrażenie, że projektowanie sprzętu (a czasem i oprogramowania) odbywa się w agencji reklamowej a dopiero później architekci myślą jakby ten temat teraz ugryźć.

 

A co do wspomnianego postępu w wydajności miałem na myśli rozwiązania chmurowe. "Chmura", czyli coś co do niedawna było jedynie marketingowym eufemizmem na "dysk sieciowy" przybiera rozmiary na prawdę wydajnych rozwiązań (jak np. AWS).

Trochę sam odpowiedziałeś na własne pytanie - casual user nie zauważy, że klika mu sie 10 mln razy szybciej i zazwyczaj nie ma zapotrzebowania na większą wydajność. Zaryzykowałbym stwierdzenie, że gdyby nie gry i czasami "ciężkie" strony internetowe, to większości ludzi nadal wystarczyłby sprzęt sprzed 10-12 lat (czasem jakościowo nawet lepszy). Z kolei developer czy admin stojąc przed potrzebą większej wydajności, moim zdaniem, mają w czym wybierać, choć nie zawsze jest to tak proste jak kupno lepszej karty graficznej czy monitora.

 

A co do produkcji grafenowej elektroniki z artykułu - zdefiniuj "stosunkowo niedługi czas" ;)

Edited by cent

Share this post


Link to post
Share on other sites

Minęło 5 lat. W elektronice to chyba stosunkowo długi okres czasu :D

5 lat temu mało kto nosił komputer osobisty w kieszeni.

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites

Zgadzam się ale pokłócę się dla zasady.

 

5 lat w elektronice to owszem dużo. Pytanie - jak dużym skokiem technologicznym cechował się postęp w rozwoju elektroniki krzemowej na przestrzeni 5 lat, kiedy ta była w powijakach i była nowinką technologiczną? (to nie jest retoryka, po prostu za młody jestem żeby wiedzieć ;) ). Trzeba też uwzględnić jak dobrze na tamten czas był znany surowiec i jego właściwości - krzem, w porownaniu do grafenu, który sam w sobie został odkryty stosunkowo niedawno.

 

Do hurra optymizmu mi daleko i wszelkie "rewolucje" traktuję z rezerwą, ale jeśli już coś ma "namieszać" w najbliższej przyszłości ( ;] ) w elektronice to raczej właśnie grafen.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Oj to nie takie proste. Bo piszemy o rozwoju docierającym pod strzechy. A historia o wiele lepiej odnotowuje właśnie odkrycia w laboratoriach.

Tranzystor to:

patenty w latach 20-stych

pierwszy egzemplarz 1947

radio 1954

pierwsze powszechne radio tranzystorowe w Polsce 1960.

No ale wtedy były bariery pomiędzy krajami.

Dziś jak firma zrobi smartfona to wiesz o tym że robią, wiesz o tym że będzie premiera. Wreszcie możesz kupić i to wszystko góra rok zajmuje.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Chińscy naukowcy uzyskali wysokiej jakości piankę grafenową z gazów odpadowych pochodzących z pirolizy odpadów organicznych. Chińczycy twierdzą, że ich metoda jest tańsza i bardziej przyjazna dla środowiska niż dotychczasowe sposoby wytwarzania pianki.
      Jak zapewnia Hong Jiang z Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologi w Hefei, wyprodukowany materiał jest strukturalnie podobny do pianek grafenowych uzyskiwanych standardowymi metodami. Wykazuje on też podobne właściwości elektryczne i oraz równie dobrze absorbuje ciecze takie jak benzen czy parafina.
      Pianki grafenowe to trójwymiarowe wersje płaskich dwuwymiarowych płacht grafenu. Są one wytrzymałem, charakteryzują się dużym przewodnictwem elektrycznym, świetnie przewodzą ciepło. Mają wiele potencjalnych zastosowań. Mogą być używane do przechowywania energii, oczyszczania środowiska, przydadzą się chemikom, sprawdzą w roli bioczujników.
      Zwykle produkuje się je metodą osadzania z fazy gazowej. W metodzie tej gaz zawierający węgiel – np. metan – jest wprowadzany do podgrzanego metalowego substratu, zwykle jest nim pianka aluminiowa lub miedziana. Gdy gaz wchodzi w kontakt z substratem, dochodzi do osadzania się atomów węgla. Po zakończeniu reakcji metal jest wytrawiany i pozostaje grafenowa pianka.
      Osadzanie z fazy gazowej to metoda kosztowna, która wymaga użycia dużych ilości gazu. Dlatego też Jiang i jego zespół postanowili wykorzystać bogate w węgiel gazy z biorafinerii. W tego typu zakładach odpady organiczne są podgrzewane bez dostępu tlenu do temperatury 500 stopni Celsjusza lub wyższej. W procesie pirolizy powstaje biopaliwo.
      Chińczycy wykorzystali dwa składniki roślinne – sproszkowaną celulozę i sproszkowaną ligninę – które poddano pirolizie w temperaturze 800 stopni Celsjusza. Powstałe gazy zostały przefiltrowane, dzięki czemu oddzielono gazy o dużych molekułach. Następnie gazy o drobnych molekułach skierowano do komory osadzania z fazy gazowej, w której znajdowała się pianka aluminiowa. Uzyskany produkt przebadano za pomocą spektroskopii ramanowskiej i skaningowej mikroskopii elektronowej. Są dobrej jakości, nie widać w nich oczywistych defektów, mówi Jiang.
      Oczywiście sproszkowana celuloza i lignina są dalekie od standardowych odpadów organicznych. Dlatego też w kolejny etapie badań naukowcy wykorzystali słomę i trociny. Wyprodukowana z nich pianka grafenowa była nieco gorszej jakości niż ta z celulozy i ligniny. Jednak oba rodzaje miały jednorodną strukturę i świetne właściwości w zastosowaniach środowiskowych oraz do przechowywania energii. Zdaniem Jianga najlepszymi odpadami do produkcji pianek będą te zawierające dużo ligniny, celulozy i hemicelulozy. Jednak użyć można też innych materiałów. Oczywiście różne dodatki znajdujące się w takich odpadach wpłyną na skład pianki. Na przykład jeśli w odpadach będzie znajdowało się dużo azotu i siarki, to pierwiastki te mogą trafić też do pianki, wyjaśnia uczony.
      Edward Randviir z Manchester Metropolitan University, który nie brał udziału w opisywanych badaniach, mówi, że zwykle pianki grafenowe produkuje się za paliw kopalnych lub z czystego grafitu. Warto poszukać alternatyw dla tych materiałów, a Jiang i jego ludzie wykazali, że produkcja grafenu z biomasy jest możliwa. Jest też bardziej przyjazna środowisku i tańsza niż inne metody. Ten drugi element może jednak ulec zmianie. Grafen jest obecnie drogi, gdyż nie istnieją metody produkowania go na masową skalę. Jeśli się to zmieni, cena grafenu powinna spaść.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Inżynierowie z University of Illinois pogodzili ekspertów, którzy nie mogli dotychczas dojść do porozumienia, co do właściwości grafenu odnośnie jego zginania. Dzięki połączeniu eksperymentów z modelowaniem komputerowym określili, ile energii potrzeba do zgięcia wielowarstwowego grafenu i stwierdzili, że wszyscy badacze, którzy uzyskiwali sprzeczne wyniki... mieli rację.
      Większość badań nad grafenem skupia się na zbudowaniu z niego przyszłych urządzeń elektronicznych. Jednak wiele technologii przyszłości, jak elastyczna elektronika, czy miniaturowe niewidoczne gołym okiem roboty, wymagają zrozumienia nie tylko właściwości elektrycznych, ale i mechanicznych grafenu. Musimy się dowiedzieć przede wszystkim, jak materiał ten rozciąga się i zgina.
      Sztywność materiału to jedna z jego podstawowych właściwości mechanicznych. Mimo tego, że badamy grafen od dwóch dekad, wciąż niewiele wiemy na temat tej jego właściwości. A dzieje się tak, gdyż badania różnych grup naukowych dawały wyniki, różniące sie od siebie o całe rzędy wielkości, mówi współautor najnowszych badań, Edmund Han.
      Naukowcy z Illinois odkryli, dlaczego autorzy wcześniejszych badań uzyskiwali tak sprzeczne wyniki. Zginali grafen albo w niewielkim albo w dużym stopniu. Odkryliśmy, że w sytuacjach tych grafen zachowuje się odmienne. Gdy tylko trochę zginasz wielowarstwowy grafen, to zachowuje się on jak sztywna płyta, jak kawałek drewna. Jeśli jednak zegniesz go mocno, zaczyna zachowywać się jak ryza papieru, poszczególne warstwy atomów ślizgają się po sobie, wyjaśnia Jaehyung Yu.
      Ekscytujące jest to, że mimo iż wszyscy uzyskiwali odmienne wyniki, to wszyscy mieli rację. Każda z grup mierzyła coś innego. Opracowaliśmy model, który wyjaśnia wszystkie różnice poprzez pokazanie, jak się one mają do siebie w zależności od kąta wygięcia grafenu, mówi profesor Arend van der Zande.
      Naukowcy stworzyli własne płachty wielowarstwowego grafenu i poddawali je badaniom oraz modelowaniu komputerowemu. W tej prostej strukturze istnieją dwa rodzaje sił zaangażowanych w zginanie grafenu. Adhezja, czyli przyciąganie atomów na powierzchni, próbuje ściągnąć materiał w dół. Im jest on sztywniejszy, tym większy opór stawia adhezji. Wszelkie informacje na temat sztywności materiału są zakodowane w kształcie, jaki przybiera on na poziomie atomowym podczas zginania, dodaje profesor Pinshane Huang. Naukowcy szczegółowo kontrolowali, w jaki sposób materiał się zgina i jak w tym czasie zmieniają się jego właściwości.
      Jako, że badaliśmy różne kąty wygięcia, mogliśmy zaobserwować przejście z jednego stanu, w drugi. Ze sztywnego w giętki, ze sztywnej płyty do zachowania ryzy papieru, stwierdza profesor Elif Ertekin, który był odpowiedzialny za modelowanie komputerowe. Najpierw stworzyliśmy modele komputerowe na poziomie atomowym. Wykazały one, że poszczególne warstwy będą ślizgały się po sobie. Gdy już to wiedzieliśmy, przeprowadziliśmy eksperymenty z wykorzystaniem mikroskopu elektronowego, by potwierdzić występowanie tego zjawiska". Okazuje się więc, że im bardziej grafen zostaje wygięty, tym bardziej elastyczny się staje.
      Badania te mają olbrzymie znaczenie np. dla stworzenia w przyszłości urządzeń, które będą na tyle małe i elastyczne, by mogły wchodzić w interakcje z komórkami czy materiałem biologicznym.
      Komórki mogą zmieniać kształt i reagować na sygnały ze środowiska. Jeśli chcemy stworzyć mikroroboty czy systemy o właściwościach systemów biologicznych, potrzebujemy elektroniki, która będzie w stanie zmieniać kształt i będzie bardzo miękka.  Możemy wykorzystać fakt, że poszczególne warstwy wielowarstwowego grafenu ślizgają się po sobie, dzięki czemu materiał ten jest o rzędy wielkości bardziej miękki niż standardowe materiały o tej samej grubości, wyjaśnia van der Zande.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      IBM uruchomił w Nowym Jorku Quantum Computation Center, w którym znalazł się największy na świecie zbiór komputerów kwantowych. Wkrótce dołączy do nich nich 53-kubitowy system, a wszystkie maszyny są dostępne dla osób i instytucji z zewnątrz w celach komercyjnych i naukowych.
      Quantum Computation Center ma w tej chwili ponad 150 000 zarejestrowanych użytkowników oraz niemal 80 klientów komercyjnych, akademickich i badawczych. Od czasu, gdy w 2016 roku IBM udostępnił w chmurze pierwszy komputer kwantowy, wykonano na nim 14 milionów eksperymentów, których skutkiem było powstanie ponad 200 publikacji naukowych. W związku z rosnącym zainteresowaniem obliczeniami kwantowymi, Błękity Gigant udostępnił teraz 10 systemów kwantowych, w tym pięć 20-kubitowych, jeden 14-kubitowy i cztery 5-kubitowe. IBM zapowiada, że w ciągu miesiąca liczba dostępnych systemów kwantowych wzrośnie do 14. Znajdzie się wśród nich komputer 53-kubitowy, największy uniwersalny system kwantowy udostępniony osobom trzecim.
      Nasza strategia, od czasu gdy w 2016 roku udostępniliśmy pierwszy komputer kwantowy, polega na wyprowadzeniu obliczeń kwantowych z laboratoriów, gdzie mogły z nich skorzystać nieliczne organizacje, do chmur i oddanie ich w ręce dziesiątków tysięcy użytkowników, mówi Dario Gil, dyrektor IBM Research. Chcemy wspomóc rodzącą się społeczność badaczy, edukatorów i deweloperów oprogramowania komputerów kwantowych, którzy dzielą z nami chęć zrewolucjonizowania informatyki, stworzyliśmy różne generacje procesorów kwantowych, które zintegrowaliśmy w udostępnione przez nas systemy kwantowe.
      Dotychczas komputery kwantowe IBM-a zostały wykorzystane m.in. podczas współpracy z bankiem J.P. Morgan Chase, kiedy to na potrzeby operacji finansowych opracowano nowe algorytmy przyspieszające pracę o całe rzędy wielkości. Pozwoliły one na przykład na osiągnięcie tych samych wyników dzięki dostępowi do kilku tysięcy przykładów, podczas gdy komputery klasyczne wykorzystujące metody Monte Carlo potrzebują milionów próbek. Dzięki temu analizy finansowe mogą być wykonywane niemal w czasie rzeczywistym. Z kolei we współpracy z Mitsubishi Chemical i Keio University symulowano początkowe etapy reakcji pomiędzy litem a tlenem w akumulatorach litowo-powietrznych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej wykorzystują tlenek grafenu i związki grafenopochodne do opracowania nowych materiałów zabezpieczających przed promieniowaniem podczerwonym. Projekt IR-GRAPH realizowali ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.
      Chcemy, żeby nasze materiały stanowiły barierę zarówno przed wpuszczaniem, jak i wypuszczaniem ciepła – mówi kierująca pracami dr inż. Marta Mazurkiewicz-Pawlicka. To kompozyty. Tworzymy je na bazie polimerów, obecnie dwóch rodzajów. Jako napełniacz stosujemy materiały grafenowe z dodatkiem tlenków metali, np. tlenku tytanu.
      Takie połączenie gwarantuje skuteczne ekranowanie. Materiały grafenowe są dodawane w celu pochłonięcia promieniowania, a tlenki metali mają za zadanie je rozpraszać – wyjaśnia badaczka.
      Konkurencyjny materiał
      Na rynku są już dostępne np. folie na okna, które chronią przed promieniowaniem. Materiały opracowywane przez naukowców z Politechniki Warszawskiej mogą być jednak dla nich konkurencją. Żeby obniżyć temperaturę o kilka stopni Celsjusza, dodaje się tam około 5% napełniacza – tłumaczy dr Mazurkiewicz-Pawlicka. My podobne wyniki uzyskujemy przy dodaniu 0,1% napełniacza, czyli 50 razy mniej.
      Na razie zespół skupia się jednak na samych materiałach, a nie konkretnych aplikacjach. Choć nietrudno wskazać potencjalne zastosowania, takie jak właśnie okna, ale też elewacje, a nawet tkaniny. Zimą takie materiały chroniłyby przed utratą ciepła, a latem przed nadmiernym nagrzaniem.
      W przypadku budynków czy pojazdów mogłaby to być pewna alternatywa dla powszechnie dzisiaj stosowanej klimatyzacji. Jej używanie pochłania przecież mnóstwo energii. Im bardziej chcemy zmienić temperaturę w stosunku do tej naturalnej dla danego pomieszczenia, tym więcej energii potrzeba. Każde mniej energochłonne wsparcie oznaczałoby oszczędności w budżecie i korzyść dla środowiska.
      Patrząc w przyszłość
      Nasi naukowcy przeprowadzili badania krótkoterminowe. Ich wyniki są obiecujące, ale wiele kwestii wymaga jeszcze dokładniejszego sprawdzenia, m.in. zachowanie polimerów w promieniowaniu UV, podwyższonej temperaturze czy zmienionej wilgotności. Ważne jest przetestowanie dotychczasowych rozwiązań zarówno w różnych warunkach, jak i w dłuższym czasie. Badania takie można przeprowadzić przy użyciu komory klimatycznej, do której na kilka tygodni można wstawić próbkę materiału i ją obserwować.
      Na przykład żeby wykorzystać nasze materiały w folii na okna musimy popracować nad barwą, bo obecna, w odcieniach szarości, ogranicza widzialność – mówi dr Mazurkiewicz-Pawlicka. Chcemy też znaleźć nowe polimery, które mogłyby zostać użyte jako osnowa w naszych materiałach.
      Współpraca
      Zespół dr Mazurkiewicz-Pawlickiej tworzyli dr hab. Leszek Stobiński, dr Artur Małolepszy oraz grupa studentów wykonujących w ramach projektu prace inżynierskie i magisterskie. Swoją cegiełkę dołożyli też członkowie Koła Naukowego Inżynierii Chemicznej i Procesowej. Zrobili urządzenie, które mierzy efektywność naszych folii – opowiada dr Mazurkiewicz-Pawlicka. Składa się z lampy emitującej promieniowanie podczerwone i czujnika, który mierzy, o ile stopni udało się obniżyć temperaturę.
      W ramach IR-GRAPH naukowcy z PW ściśle współpracowali z Tatung University na Tajwanie. Korzystali także ze wsparcia Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Prof. Dariusz Wasik, Dziekan Wydziału i dr hab. Andrzej Witowski są specjalistami w fizyce ciała stałego i wykonali dla nas pomiary spektrometryczne – mówi dr Mazurkiewicz-Pawlicka.
      Dlaczego ekranować podczerwień?
      Grafen kojarzony jest przede wszystkim z zastosowaniami w elektronice i automatyce. Wykorzystanie go do ekranowania promieniowania nie jest jeszcze tak rozpowszechnione. Są doniesienia literaturowe, że grafen ekranuje promieniowanie elektromagnetyczne – opowiada dr Mazurkiewicz-Pawlicka. Jest to szeroko badane pod kątem promieniowania mikrofalowego, a ostatnio też terahercowego, głównie w zastosowaniach militarnych. Pomyśleliśmy, żeby sprawdzić właściwości grafenu dla promieniowania podczerwonego, bo na ten temat wiadomo niewiele.
      Promieniowanie podczerwone charakteryzuje się długością fal między 780 nanometrów a 1 milimetr. Wspólnie ze światłem widzialnym i promieniowaniem UV tworzy spektrum promieniowania słonecznego. W nadmiarze ma ono negatywny wpływ na naszą skórę. A aż około 50% tego promieniowania, które dociera do powierzchni Ziemi, stanowi właśnie podczerwień (odczuwana w postaci ciepła). Dlatego tak ważne jest jej ekranowanie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Grafen ma wiele zalet i jedną poważną wadę – brak pasma wzbronionego, przez co nie nadaje się do użycia w roli półprzewodnika. Możliwe jest jednak sztuczne wytworzenie pasma wzbronionego w grafenie poprzez dołączenie do niego atomów wodoru.
      Naukowcy z Göttingen i Pasadeny zarejestrowali właśnie jedną z najszybciej przebiegających reakcji chemicznych, jakie kiedykolwiek badano – niezwykły obraz atomów wodoru łączących się z grafenem.
      Uczeni bombardowali grafen atomami wodoru. Wodór zachowywał się nieco inaczej, niż się spodziewaliśmy, mówi Alec Wodtke z Wydziału Dynamiki Powierzchni Instytutu Chemii Biofizycznej im. Maksa Plancka i profesor Instytutu Chemii Fizycznej z Uniwersytetu w Göttingen. Zamiast natychmiast odlatywać od grafenu, atomy wodoru na chwilę przyklejały się do atomów węgla i dopiero później się od nich odbijały. Tworzyły czasowe wiązanie chemiczne, wyjaśnia. Naukowców zaintrygowało jeszcze jedno zjawisko. Otóż atomy wodoru miały dużą energię przed spotkaniem z grafenem. Gdy zaś go opuszczały ich energia była znacznie niższa. Jej większość traciły podczas zderzenia, lecz nie było jasne, co się z tą energią stało.
      Naukowcy z Göttingen i ich koledzy z Caltechu (California Institute of Technology), chcąc wyjaśnić zagadkę zaginionej energii, opracowali model teoretyczny, który przetestowali na komputerze, a uzyskane wyniki porównali z wynikami eksperymentów. Jako, że okazały się one zgodne, naukowcy mogli odtworzyć to, co w ciągu femtosekund zachodziło pomiędzy węglem a wodorem. To wiązanie chemiczne istnieje przez około 10 femtosekund. To jedna z najszybszych bezpośrednio zaobserwowanych reakcji chemicznych, mówi Alexander Kandratsenka z Göttingen.
      W ciągu tych 10 femtosekund atom wodoru przekazuje niemal całą swoją energię atomowi węgla w grafenie. Prowadzi do do powstania fali dźwiękowej, która rozprzestrzenia się na zewnątrz od miejsca, w którym atomy się zetknęły. Przypomina to propagację fali powstającej po wrzuceniu kamienia do wody, wyjaśnia uczony. To między innymi dzięki tej fali dźwiękowej atom wodoru łatwiej niż przypuszczano łączy się z atomem węgla.
      Uzyskane wyniki mogą mieć fundamentalne znaczenie dla przemysłu i możliwości wykorzystania grafenu w roli półprzewodnika. Jednak same eksperymenty wymagały olbrzymiej wiedzy, zasobów i odpowiedniego sprzętu. Musieliśmy prowadzić je w warunkach próżni niemal doskonałej, by utrzymać grafen w czystości, mówią badacze. Ponadto samo odpowiednie przygotowanie atomów wodoru wymagało wykorzystania olbrzymiej liczby systemu laserowych.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...