Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Grafenowa pamięć

Recommended Posts

Profesor James Tour oraz Yubao Li i Alexander Sinitskii z Rice University zauważyli, że grafitowa płytka o grubości zaledwie 10 atomów może świetnie sprawdzić się przy produkcji pamięci komputerowych, których właściwości są znacznie lepsze niż obecnie stosowanych układów flash.

Naukowcy badali przewodnictwo elektryczne grafenu i zauważyli, że wykonana zeń komórka pamięci może być mniejsza niż 10 nanometrów. A więc grafitowe pamięci będą 5-krotnie bardziej gęste niż obecnie stosowane, 45-nanometrowe układy flash. Ponadto przełączniki w takich komórkach pamięci mogą być kontrolowane przez 2, a nie przez 3 elementy. To z kolei ułatwia tworzenie trójwymiarowych kości pamięci, poprzez dodawanie kolejnych warstw. A z każdą taką warstwą wzrasta pojemność takiej kości.

Olbrzymią zaletą grafenu jest różnica mocy w komórkach znajdujących się w stanie "on" i "off". W rozwijanych właśnie pamięciach zmiennofazowych stosunek ten wynosi 10:1. Z kolei w grafenie jest on jak 1000000:1. Jako, że pamięci tego typu mają tendencję do "przeciekania", może dojść do zafałszowania stanu poszczególnych komórek, a więc do utraty danych. W grafenie sytuacja taka, właśnie ze względu na dużą rożnicę pomiędzy "on" i "off", jest mniej prawdopodobna, a więc grafenowe układy pamięci są znacznie bardziej odporne na zakłócenia. Nie tylko zresztą na nie. Już przeprowadzone testy wykazały, że mogą one bez problemów pracować w temperaturach od -75 do 200 stopni Celsjusza. Ponadto są też odporne na promieniowanie, co pozwoli na wykorzystanie ich w ekstremalnych warunkach.

Testy wykazały też, że żywotność grafitowych układów pamięci wynosi do 10 milionów cykli włączenia/wyłączenia, a czas reakcji nie jest większy niż 1 milisekunda.

Share this post


Link to post
Share on other sites

No rewelacja, jeśli grafenowe układy scalone też będą tak odporne, to czekają nas superodporne komputery, nie tylko na temperaturę, ale zapewne również na przebicia eletrostatyczne i impulsy (czyli bomby) EM.

Choć jak pomyślę, jaką moc będą mieć komputery za kilka – kilkanaście lat, to mi się lekko zimno robi.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Tylko po co przeciętnemu użytkownikowi taka odporność ? Wystarczy odporność na wstrząsy jak w przypadku pamięci flash. Bomby EM nie będą standardowym wyposażeniem sąsiada przez parę ładnych lat - więc szkoda czasu aby się nimi przejmować. Dla nas najważniejsza jest pojemność. Skoro w dzisiejszych czasach w zwykłej wielkości pamięci flash można pomieścić do 64 GB danych to przy co najmniej pięciokrotnie większym upakowaniu powinno dać z górką 300GB. Chyba starczy na przenośny magazyn danych dla szarego pożeracza chleba ? Ważny będzie dodatkowo czas dostępu (jak i zapisu i odczytu), który przy dzisiejszych pamięciach flash nie jest wcale taki rewelacyjny. Oby grafeny to poprawiły.

Share this post


Link to post
Share on other sites
wykonana zeń komórka pamięci może być mniejsza niż 10 nanometrów. A więc grafitowe pamięci będą 5-krotnie bardziej gęste niż obecnie stosowane, 45-nanometrowe układy flash.

Ja bym nawet powiedział, że teoretycznie mogą być nawet dwudziestokrotnie bardziej upakowane. Są przecież rozmieszczone na płaszczyźnie, więc obiekt o 4,5x mniejszej długości i 4,5 mniejszej szerokości będzie miał ok. 20x mniejsze pole powierzchni. I to jest dopiero coś! :D

 

thibris - po co? Choćby po to,żeby zachować pojemność, ale zmniejszyć rozmiar takiej kosteczki. W pewnym momencie staną się tak małe, że będzie je można wszywać nawet w ubrania. Choć z drugiej strony podrzucanie takich pluskiew byłoby dziecinnie proste, co, dla odmiany, trochę mnie przeraża.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Tylko po co przeciętnemu użytkownikowi taka odporność ?

Aż taka na pewno nie. Ale odporność na przebicie eletrostatyczne już się może przydać, podobnie skala temperatur; może nie każdemu przyda się możliwość pracy na mrozie (niektórym tak), ale popatrz w drugą stronę: niewykluczone, że będzie można (w znacznym stopniu) zrezygnować z chłodzenia.

Odporność na bombę EM potraktowalem skrótomyślowo — to jest przecież też odporność na skutki burz słonecznych (szczególnie ważne dla infrastruktury krytycznej, satelitów itp), większa odporność na zakłócenia. A zastosowania wojskowe, kosmicze często torują drogę rozwązaniom powszechnym.

Oczywiście, dla przeciętnego użytkownika bardziej odczuwalne będzie zwiększenie pojemności, szybkości oraz niewątpliwe zmniejszenie rozmiaru i ciężaru. Tylko patrzeć, jak grafen+OLED dadzą nam laptopy z dotykowym ekranem grubości pół centymetra, albo elektronika polimerowa+e-papier czytniki e-booków grubości zalaminowanej kartki papieru… to moje skryte marzenie.  ;D

Share this post


Link to post
Share on other sites
Skoro w dzisiejszych czasach w zwykłej wielkości pamięci flash można pomieścić do 64 GB danych to przy co najmniej pięciokrotnie większym upakowaniu powinno dać z górką 300GB. Chyba starczy na przenośny magazyn danych dla szarego pożeracza chleba ? Ważny będzie dodatkowo czas dostępu (jak i zapisu i odczytu), który przy dzisiejszych pamięciach flash nie jest wcale taki rewelacyjny. Oby grafeny to poprawiły.

Ale Ty mówisz o pamięciach przenośnych (pendrive), których wady nie wynikają z cech technologii flash. Pendrive nie musi być demonem prędkości, ma być podręcznym magazynem danych. I ma być przede wszystkim tani. Dlatego do ich produkcji wykorzystuje się tanie w produkcji rodzaje pamięci flash. A nawet gdyby były bardzo szybkie, to USB by je ograniczało. Inaczej jest w przypadku flashowych pamięci masowych, tj. SSD. U najszybszych SSD zarówno prędkości odczytu jak i zapisu przekraczają 200MB/s. Rynek SSD się dynamicznie rozwija, rośnie liczba producentów, pojemność, wydajność... A czas reakcji? Popatrz na testy, pod tym względem masakruje HDD'ki :D Za niedługo SATA300 już nie wystarczy. Myślę, że za niedługo HDD mogą odejść do historii.

Share this post


Link to post
Share on other sites

HDD do historii szybko nie przejdzie. SSD mają też wady o których chyba zapominasz (i nie mówię tu o cenie). Jakoś nie zauważyłem żeby wszyscy masowo się przesiadali na dyski SSD.

Wiem do czego służą pendrive`y - dla mnie osobiście ważne jest aby były szybkie. Czy będę miał 32 czy 64 GB nie robi mi w chwili obecnej różnicy. Skoro i tak wolno się będą danymi zapełniać. USB zawsze można przyspieszyć - gdyby tylko były do tego powody. Jeśli grafenowe pamięci przenośne byłyby równie tanie co dzisiejsze (tanie i badziewne) flashowe, a do tego szybsze... To na pewno bym nie narzekał. Porównaj sobie prędkości tych tanich pendrive`ów dla mas i tych profesjonalnych z górnej półki. I odpowiedz czy jest coś złego w tym, że marzę sobie głośno o tym aby ten tani badziew zastąpić czymś na miarę naszych i przyszłych pokoleń.

Share this post


Link to post
Share on other sites
HDD do historii szybko nie przejdzie.

Zobaczymy. To dopiero początki, ale w notebookach może przyjąć się dość szybko.

SSD mają też wady o których chyba zapominasz (i nie mówię tu o cenie).

W porównaniu do HDD to mają chyba tylko dwie wady: pojemność i cena właśnie. Pierwsze rośnie, drugie maleje ;]

Jakoś nie zauważyłem żeby wszyscy masowo się przesiadali na dyski SSD.

Na LCD też się wszyscy masowo nie przesiadali.

USB zawsze można przyspieszyć - gdyby tylko były do tego powody.

Oczywiście, że takowe są! Nie na darmo przecież opracowali USB 3.0, który w testach osiąga wyniki przekraczające 400MB/s. Tylko na upowszechnienie będzie trzeba trochę poczekać.

Jeśli grafenowe pamięci przenośne byłyby równie tanie co dzisiejsze (tanie i badziewne) flashowe, a do tego szybsze...

Byłyby szybsze od obecnych pamięci flash, ale wolniejsze od grafenowych SSD. I na początku pewnie też droższe. A ludzie by dalej narzekali, że pendrive'y wolne...

I odpowiedz czy jest coś złego w tym, że marzę sobie głośno o tym aby ten tani badziew zastąpić czymś na miarę naszych i przyszłych pokoleń.

Marzyć można. Tak samo mogę marzyć o grafenowych procesorach i innych nowinkach, które pojawią się w naszych domach za parę dobrych lat (lub nie przyjmą się nigdy).

 

Także na razie flash. Rynek SSD się szybko rozwija, a jeśli chodzi o pendrive'y, to każdy dziś może sobie pozwolić na 4-gigabajtowego pendraka, a jeszcze parę lat temu mało kto mógł sobie na to pozwolić. No i są szybsze. Zanim wejdzie grafen to i wymiar technologiczny się zmniejszy, a polepszy pojemność i cena...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Zobaczymy. To dopiero początki, ale w notebookach może przyjąć się dość szybko.

W notebookach najważniejsza jest waga/wielkość, energooszczędność, względna bezawaryjność (dajmy na to przy upadku sprzętu), oraz oczywiście hałas wywoływany pracą dysku. Nic dziwnego że SSD wypierają standardowe dyski w tym segmencie - sam bym taki pewnie wybrał do laptopa.

 

W porównaniu do HDD to mają chyba tylko dwie wady: pojemność i cena właśnie. Pierwsze rośnie, drugie maleje ;]
Największą wadą dysków SSD jest jego żywotność. Dla mnie jest ona niezmiernie ważna, przy trybie pracy na moim komputerze. Polecam artykuł: http://www.storagestandard.pl/artykuly/59011/SSD..realna.perspektywa.html

 

Na LCD też się wszyscy masowo nie przesiadali.

Z LCD jest taka sprawa, że inne monitory już ciężko dostać. Osobiście mam w domu dwa monitory, każdy służy do czego innego. LCD jest fajny na biureczko (mało zajmuje miejsca) i do standardowej pracy wystarcza kompletnie, ale na starym CRT`eku wyciągam o wiele większe rozdzielczości - co w pewnych sytuacjach jest dla mnie koniecznością. LCD za rozsądne pieniądze zatrzymuje się (jeśli w ogóle dociera) na granicy 1600x1200 pikseli. W porównaniu z wiekowym już CRT to mało (przynajmniej dla mnie).

 

Oczywiście, że takowe są! Nie na darmo przecież opracowali USB 3.0, który w testach osiąga wyniki przekraczające 400MB/s. Tylko na upowszechnienie będzie trzeba trochę poczekać.
Ależ wiem doskonale o USB 3.0, tylko chwilowo nie ma sensu pakować tego w każdego peceta - bo nikt tego nie wykorzysta.

 

A ludzie by dalej narzekali, że pendrive'y wolne...

Nie wszyscy narzekają że pendrive`y wolne. Ja narzekam :D Moi znajomi cieszą się, że mają pena za 19zł i wcale nie w promocji. Im to starcza - mi kiedyś też starczało. Z wiekiem chyba dziadzieję :)

 

Także na razie flash. Rynek SSD się szybko rozwija, a jeśli chodzi o pendrive'y, to każdy dziś może sobie pozwolić na 4-gigabajtowego pendraka, a jeszcze parę lat temu mało kto mógł sobie na to pozwolić. No i są szybsze. Zanim wejdzie grafen to i wymiar technologiczny się zmniejszy, a polepszy pojemność i cena...

Tego się trzymajmy i miejmy nadzieję, że stanie się to szybciej niż później.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Największą wadą dysków SSD jest jego żywotność. Dla mnie jest ona niezmiernie ważna, przy trybie pracy na moim komputerze. Polecam artykuł: http://www.storagestandard.pl/artykuly/59011/SSD..realna.perspektywa.html

Ja też proponuję: http://www.e-disk.com/article_misconceptions_ssd_longevity.html

Nie bój się, na pewno nie będzie tak, że SSD Ci się "skończy".

Z LCD jest taka sprawa, że inne monitory już ciężko dostać.

Wkrótce może być podobnie z SSD. Kamieniem milowym będzie ogłoszenie rozpoczęcia masowej produkcji SSD przez Seagate i WD.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ja też proponuję: http://www.e-disk.com/article_misconceptions_ssd_longevity.html

Nie bój się, na pewno nie będzie tak, że SSD Ci się "skończy".

Tylko nie zapominaj o tym, że w dyskach dla "mas" używane są materiały gorsze jakościowo - po to aby zmieścić się z ceną w portfelu użytkowników. Poza tym artykuły firmy która, swoje "być albo nie być" ma całkowicie związane z dyskami SSD, budzą we mnie sporą dozę nieufności.

Wkrótce może być podobnie z SSD. Kamieniem milowym będzie ogłoszenie rozpoczęcia masowej produkcji SSD przez Seagate i WD.

To powinno pomóc sprzedać SSD, ale wolałbym aby tego nie robili. Smutne jest wpychanie ludziom na siłę czegoś, co normalnie nie schodzi i zapewnienie zbytu przez odcięcie alternatywy. Jeśli alternatywa nie jest wcale gorsza od nowości - tym gorzej dla alternatywy.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Mało się mówi o tym, że mcrosoftowe systemy plików kiepsko się sprawują z dyskami SSD — ciągłe operacje zapisu niewielkich ilości danych to mizerny wzrost wydajności i szybsze zużycie. Podobno Ext3 się dobrze tu spisuje, ale linuksiarze to jednak mniejszość.

Z drugiej strony, jeśli preinstalowany Linux w note/netbookach się rozpowszechni, to tam będzie to dobre rozwiązanie. Ale ja po zapoznaniu się z tematem przestałem przmierzać się do SSD w swoim laptopie z XP.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Tylko nie zapominaj o tym, że w dyskach dla "mas" używane są materiały gorsze jakościowo - po to aby zmieścić się z ceną w portfelu użytkowników.

Chyba mówisz o pendrive'ach. Gdyby SSD miały dzisiaj być atrakcyjne cenowo, to byłyby bardzo wolne, a producenci właśnie stawiają na wydajność. Z tekstu na stronie http://techreport.com/articles.x/15433 wynika, że dyski SSD (nawet MLC) wystarczą na b. długo.

To powinno pomóc sprzedać SSD, ale wolałbym aby tego nie robili. Smutne jest wpychanie ludziom na siłę czegoś, co normalnie nie schodzi i zapewnienie zbytu przez odcięcie alternatywy. Jeśli alternatywa nie jest wcale gorsza od nowości - tym gorzej dla alternatywy.

Tylko ta alternatywa nie jest lepsza od nowości, z wyjątkiem, powtarzam, pojemności i ceny. Nie mówię zresztą o nagłym przestawieniu całej produkcji z HDD na SSD. Przez pewien czas obie opcje byłyby dostępne, ale rzecz jasna z biegiem czasu HDD zaczęłyby powoli znikać (gdy SSD będą dużo pojemniejsze i dużo tańsze). Dziś mamy LCD, a niewielu płacze za CRT. A pod pewnymi względami LCD nadal wyraźnie ustępuje CRT.

Mało się mówi o tym, że mcrosoftowe systemy plików kiepsko się sprawują z dyskami SSD — ciągłe operacje zapisu niewielkich ilości danych to mizerny wzrost wydajności i szybsze zużycie. Podobno Ext3 się dobrze tu spisuje, ale linuksiarze to jednak mniejszość.

Co do zapisu dużych ilości plików o niewielkim rozmiarze to się nie wypowiem. Prawdą jest, że Windowsy nie są zoptymalizowane pod kątem dysków SSD. Microsoft na szczęście zapowiedział, że w Windows 7 SSD będą miały lepsze wsparcie, więc powinno być wydajniej. Co do Ext3, to też się nie wypowiem, bo nie wiem.

Z drugiej strony, jeśli preinstalowany Linux w note/netbookach się rozpowszechni, to tam będzie to dobre rozwiązanie. Ale ja po zapoznaniu się z tematem przestałem przmierzać się do SSD w swoim laptopie z XP.

Nie będzie to dobre rozwiązanie. IMO SSD nie powinno być jakimś tanim szajsem, jego miejsce na rynku jest gdzie indziej. On powinien wypchnąć HDD z rynku, który jest jednym z głównych hamulców komputera. Nie wiem, czemu rezygnujesz z SSD. Na pewno lepiej mieć SSD niż HDD, nie ważne czy to na XP, Viście, czy Ubuntu.

Share this post


Link to post
Share on other sites

w pojeciu chemicznym to jest dobre rozwiązanie, grafit jako odmiana allotropowa jest najstabilniejsza po diamecie, temperaturowo i jonowo, jednak kluczem bedzie mieszanka z innym materiałem lub techniki w celu uzyskania upozadkowanej sieci krystalicznej, unikatywnosc strat zawiera sie w suwerennosci atomu C, 1:(10do potegi 6), jednak moze zaistniec koniecznos remodelingu chemicznego pozostałych pamieci stalych. sadze jednak ze pomysł ten wziął sie z tego ze grafit jest odpade po węglu-sadza i jest to hipoteza

Share this post


Link to post
Share on other sites

marketingu w zwiazkiem z brakiem kryzysu....materiał jest zawsze tani, najwazniejszy jest koszt produkcji, Flash-płukać jest robiony przez wyspecjalizowane chemikalia....czyli wazna jest kompatybilność i nowego materiału.

Może to być zastąpiony element innym elektroniki szpiegowskiej, gdyż idealnie pasuje do niemal kazdej konstrukcji- moja hipoteza :D

Share this post


Link to post
Share on other sites

Łącz posty, sprawdzaj błędy w pisowni. Czasem ciężko jest się domyślać o co Ci chodzi.

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
Sign in to follow this  

  • 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
      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
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nowy sposób na wytworzenie maleńkich struktur płaskiego grafenu zademonstrował zespół z Polski i Niemiec w Science. Płatki grafenu wytworzono po raz pierwszy nie na metalu, a od razu na podłożu z półprzewodnika. To nowe perspektywy dla zastosowań, między innymi w elektronice i fotonice.
      Badania przeprowadził zespół badaczy fizyków z Uniwersytetu Jagiellońskiego i chemików z Uniwersytetu w Erlangen i Norymberdze.
      Grafen to atomowej grubości płaska struktura złożona z atomów węgla ułożonych w sieć przypominającą plaster miodu. Taka cienka i niewidoczna gołym okiem węglowa „kartka” jest niezwykle wytrzymała, elastyczna, przezroczysta, przewodzi ciepło i prąd. Kiedy w 2010 r. za odkrycie grafenu przyznano Nagrodę Nobla, tysiące naukowców i przedsiębiorców ruszyły, aby szukać zastosowań dla tego materiału. Potem sprawa przycichła... Czyżby nie było pomysłu, jak wykorzystać ten materiał? Pytany o to prof. Marek Szymoński z Uniwersytetu Jagiellońskiego mówi: Grafen sam w sobie ma rewelacyjne właściwości, ale z punktu widzenia zastosowań to właściwie tylko przewodząca, bardzo cienka ‘kartka’.
      Tymczasem np. dla elektroniki cyfrowej bardziej interesującymi materiałami są tzw. materiały z przerwą wzbronioną - do nich należą półprzewodniki. To materiały, przez które prąd przepłynie, ale tylko, jeśli dostarczy się nośnikom ładunku odpowiednią energię – a więc np. przyłożone napięcie przekroczy odpowiednią wartość. Przy mniejszym napięciu działają jak izolator – nie przepuszczają prądu. Dzięki temu można na urządzeniach półprzewodnikowych wykonywać m.in. operacje logiczne – jeśli prąd przepłynął – dostajemy wartość 1, jeśli nie – 0. Najbardziej znanym półprzewodnikiem jest krzem, którego znaczenia w przemyśle komputerowym (słynna Dolina Krzemowa) trudno przecenić.
      Miniaturyzacja urządzeń elektronicznych jednak postępuje i naukowcy zastanawiają się nad materiałami, z których można by zbudować urządzenia o działaniu podobnym do półprzewodnikowych, ale miałyby wielkość zaledwie kilku nanometrów (nanometr to milionowa część milimetra). A w takiej skali tradycyjne urządzenia półprzewodnikowe nie najlepiej się spisują. Naukowcy szukają więc nowych materiałów o odpowiednich właściwościach. I tutaj właśnie nadzieją są nanometrowej wielkości struktury grafenowe o kształcie płatków lub wstążek. Okazuje się bowiem, że odpowiednio małym strukturom grafenu można nadać właściwości pozwalające na ich wykorzystanie do zbudowania elementarnych urządzeń elektronicznych – na przykład bramek logicznych lub nanotranzystorów.
      Problemem jest jednak to, jak precyzyjnie produkować takie niewidoczne gołym okiem płatki grafenu. Trudno tu przecież używać nanonożyczek i z atomową precyzją wycinać z kartek grafenu niewidoczne płatki. Naukowcy zastanawiają się więc nad odwrotnym podejściem: jak z mniejszych związków organicznych, na przykład pojedynczych molekuł aromatycznych, układać grafenowe puzzle.
      I tu właśnie z pomocą przychodzą badania prof. Konstantina Amsharova z FAU w Niemczech oraz polskiego zespołu. Wyniki tych badań ukazały się w styczniu w prestiżowym czasopiśmie Science. Naukowcy pokazali, jak w sprytny sposób przeprowadzić reakcję chemiczną, by z łatwych do kontrolowania półproduktów (tzw. prekursorów) produkować maleńkie płatki grafenu. Przedstawiony przez nich sposób działa sekwencyjnie - naukowcy nazywają to "nanozippingiem" i porównują tę reakcję do działania suwaka.
      W dodatku w doświadczeniu – przeprowadzonym w Krakowie – nanopłatki grafenu udało się wyprodukować od razu na podłożu z półprzewodnika, co jest istotnym nowym osiągnięciem. Nasza praca jest pierwszą, która donosi o w pełni kontrolowanej syntezie nanografenu na powierzchniach niemetalicznych – informuje w rozmowie z PAP pierwszy autor pracy dr Marek Kolmer, który obecnie realizuje staż podoktorski w Oak Ridge, USA.
      Prof. Marek Szymoński, który także jest wśród autorów publikacji, tłumaczy, że podstawową cegiełką do budowy płatków w ich doświadczeniu są aromatyczne struktury węglowe zbudowane z połączonych po jednym wiązaniem pierścieni benzenowych zakończonych na brzegach atomami wodoru lub fluoru. Jeśli jeden z fluorów połączy się z najbliżej położonym atomem wodoru z sąsiedniego pierścienia – a to można kontrolować na przykład przez podnoszenie temperatury – zaczyna się sekwencja reakcji pomiędzy kolejnymi pierścieniami benzenowymi. I tak „ząbek po ząbku”, para po parze, jak w zamku błyskawicznym, pierścienie benzenowe będą się ze sobą łączyć w strukturę nanografenu – mówi prof. Szymoński.
      Dr Marek Kolmer, tłumaczy, że w wyniku sześciu sekwencyjnie aktywowanych reakcji z prekursora powstaje molekuła nanografenu licząca 42 atomy węgla. To puzzel, który może zostać wykorzystany do produkcji większych, atomowo zdefiniowanych struktur – opowiada.
      Dotąd struktury grafenowe z prekursorów molekularnych wytwarzano na podłożach z metali takich jak złoto, srebro czy miedź. Metale te są jednak przecież świetnymi przewodnikami. Aby sprawdzić, jak wytworzone nanocząstki grafenu spisują się jako materiały elektroniczne, płatki trzeba oderwać i przenieść je inne podłoże, np. z półprzewodnika. A wtedy istnieje ryzyko, że taki atomowo zdefiniowany układ ulegnie modyfikacji.
      Tymczasem niemiecko-polskiemu zespołowi udało się wyprodukować płatki nanografenu od razu na podłożu z dwutlenku tytanu (rutylu), który jest półprzewodnikiem. Dr Kolmer tłumaczy, że rutyl jest kluczowy do przeprowadzenia reakcji chemicznej, która nie zajdzie na podłożu z miedzi czy złota. Badacze spodziewają się jednak, że nanografen tą metodą uda im się wytwarzać na innych półprzewodnikach i izolatorach.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...