यह विज्ञान है: ग्राफीन - जीवन या मृत्यु?

2013 के अंत तक, दो उल्लेखनीय लेख प्रकाशित किए गए थे। एक ग्राफीन पर आधारित एक अनुनाद या संदर्भ आवृत्ति जनरेटर के निर्माण के लिए समर्पित है, और दूसरा ग्राफीन के वर्तमान और भविष्य की समीक्षा है। तो भविष्य में ग्रेफीन का क्या इंतजार है - कार्बन इलेक्ट्रॉनिक्स या मृत्यु और गुमनामी का जीवन और दिन?

ग्राफीन-आधारित मैकेनिकल ऑसिलेटर

पूर्ण-कार्बन इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए संक्रमण के लिए न केवल ट्रांजिस्टर, प्रतिरोधों और कैपेसिटर के निर्माण की आवश्यकता होगी, बल्कि ऑसिलेटर और रेज़ोनेटर भी होंगे जो प्रत्यक्ष वर्तमान को आवधिक संकेत में परिवर्तित करते हैं। वे माइक्रो-सर्कुलेट्स में तथाकथित "क्लॉकिंग" या संदर्भ आवृत्ति प्रदान करते हैं, और दूरसंचार में समय के लिए भी जिम्मेदार हैं। तदनुसार, इस लघु उपकरण के बिना, फ्लैश मेमोरी , या एक मोबाइल फोन, या एक आधुनिक टीवी की कल्पना करना असंभव है।

विशेष विमानों के साथ एकल क्रिस्टल क्वार्ट्ज से काटे गए प्लेटों के आधार पर सबसे सटीक गुंजयमान यंत्र हैं, और यदि सटीकता इतनी महत्वपूर्ण नहीं है, तो उन्हें सिरेमिक आधारित अनुनादकों के साथ बदल दिया जाता है, उदाहरण के लिए, पीजेडटी । हालांकि, दुनिया के सभी इंजीनियरों के गहरे अफसोस के लिए, यह हिस्सा इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के आकार को कम करने के रास्ते पर लगभग मुख्य ठोकर है।

और यहां नैनो- और माइक्रो-इलेक्ट्रोकेमिकल डिवाइस ( एनईएमएस और एमईएमएस ) बचाव के लिए आते हैं, जिसकी विचारधारा कोलंबिया विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने मिलकर कोरिया के सहयोगियों के साथ मिलकर एक ग्राफीन एनईएमएस रेज़ोनेटर विकसित किया। लेकिन सरल नहीं है, लेकिन लागू वोल्टेज में परिवर्तन होने पर 14% के भीतर ऑपरेटिंग आवृत्ति को ट्यून करने में भी सक्षम है।


एक। निर्मित अनुनादक का एक सरल आरेख (सम्मिलित करने पर डिवाइस का एक SEM माइक्रोग्राफ है)। ख। ओपन सर्किट (एस ₂₁ ) के लिए ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रम: आयाम (हरा) और चरण (लाल)। सी। निर्मित ग्राफीन गुंजयमान यंत्र के लिए उत्पादन शक्ति स्पेक्ट्रम


वी _जी में बदलाव के साथ गुंजयमान यंत्र की आवृत्ति में परिवर्तन

और उनके आविष्कार के व्यावहारिक महत्व की पुष्टि करने के लिए, शोधकर्ताओं ने ऊपर वर्णित ग्रेफीन ऑसिलेटर का उपयोग करके एक छोटे से एफएम रेडियो ट्रांसमीटर को इकट्ठा किया, जिसके बाद उन्हें कुख्यात PSY गीत (कोरियाई, मैं उनसे क्या प्राप्त कर सकता हूं) के संकेत को डिकोड किया। आप प्रकृति वेबसाइट पर परिणामी रिकॉर्डिंग सुन सकते हैं या यहाँ डाउनलोड कर सकते हैं ।


ग्राफीन आधारित रेडियो स्टेशन। एक। इलेक्ट्रिक सर्किट। b और c क्रमशः संचरित और प्राप्त संकेत हैं

यह लेख 17 नवंबर, 2013 को नेचर नैनो टेक्नोलॉजी जर्नल में प्रकाशित हुआ था।

ग्राफीन का भविष्य क्या है?

प्रभावशाली लेख?! बेशक! दरअसल, इस अद्भुत सामग्री की खोज के बाद से, एक दशक नहीं बीता है, लेकिन एक प्रोसेसर और गुंजयमान यंत्र , विभिन्न कार्बन सामग्री पर आधारित क्षमता बनाई गई है। सिलिकॉन ने पॉलिमर पर प्रिंट करना सीखा । और ऐसा लगता है कि सुख है। बोल्ड प्रोजेक्ट हैं जो ग्राफीन स्टिकर ड्राइव के लिए प्रतिष्ठित विजेता रेड डॉट डिज़ाइन अवार्ड प्राप्त करते हैं। और यूरोप में वे इन जादू पत्रों के केवल उल्लेख के बारे में पागल हैं - ग्राफीन।

इसी तरह की स्थिति लगभग 30 साल पहले विज्ञान में थी, जब उच्च तापमान की अतिचालकता की खोज की गई थी और उचित था। यह प्रतीत होता है: बस थोड़ा सा, सही रचना खोजने के लिए, और यहाँ यह है - सहस्राब्दी के लिए बिजली के प्रसारण के संदर्भ में मानव जाति की समस्याओं का समाधान। हजारों वैज्ञानिकों ने उन्हीं ऑक्साइड यौगिकों, लाखों डॉलर, ब्रांडों और फ़्रैंक (हां, तब भी यूरो नहीं था) के लिए खोज पर स्विच किया, वैज्ञानिकों पर डाला ...

वास्तविकता कठोर हो गई, और थोड़ी प्रगति हुई, सब कुछ लगभग 180-190 K के तापमान पर ठप हो गया और दबाव में भी । हालांकि, निष्पक्षता में, यह ध्यान देने योग्य है कि सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट का उपयोग सर्न में किया जाता है, कई अस्पतालों में चुंबकीय टोमोग्राफी का प्रदर्शन किया जाता है, यहां तक ​​कि ट्रेनों को उड़ाना, लगाया जाना शुरू हुआ , लेकिन मुझे लगता है कि सुपरकंडक्टर्स के साथ काम करने का यह केवल एक छोटा सा हिस्सा है जिसके बारे में सपना देखा था।

2013 के अंत में, यूरोपीय मेगा-प्रोजेक्ट ग्राफीन फ्लैगशिप को लॉन्च किया गया था, जिसके ढांचे के भीतर 10 वर्षों के लिए केवल "राज्य" फंड के 1 बिलियन यूरो खर्च करने की योजना है, और इसमें निजी निवेश भी होंगे। और हाँ, नोकिया और कई यूरोपीय दिग्गज भी व्यवसाय में हैं!

लेकिन क्या यह परियोजना 3 दशक पहले सुपरकंडक्टिविटी के साथ वैज्ञानिक वैनिटी की उसी दौड़ में बदल जाएगी?

इस संबंध में, मैं मार्क पेप्लो द्वारा लिखी गई समीक्षा से बहुत प्रभावित हूं और ग्राफीन रेज़ोनेटर पर लेख के प्रकाशन के कुछ ही दिनों बाद नेचर में प्रकाशित हुआ।

मुझे संक्षेप में इसके सार की रूपरेखा तैयार करने दें। ग्राफीन एक उत्कृष्ट सामग्री है। एक ओर, यह लोचदार है, अर्थात यह झुकता है। ग्राफीन एक ट्यूब में लुढ़का एक कार्बन नैनोट्यूब है, जिसका व्यास 1.5 एनएम से सैकड़ों एनएम तक भिन्न हो सकता है। उसी समय, ग्राफीन "मजबूत" है, सुपरमैन की तरह और मेहनती, चींटी की तरह, यह जबरदस्त भार (अनुमानित तन्यता ताकत ~ 1000 GPa) का सामना करने में सक्षम है।

ग्राफीन, एक तरफ, वस्तुतः शून्य बैंड गैप और बहुत ही हल्के इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों का है, जो इसे एक आदर्श कंडक्टर बनाता है, जो ग्रह पर किसी भी अन्य सामग्री की तुलना में तेजी से संकेतों का संचालन करने में सक्षम है, लेकिन यह इसका मुख्य दोष है। करंट कैसे रोकें? आखिरकार, सभी इलेक्ट्रॉनिक्स ऑन / ऑफ (वर्तमान प्रवाह / वर्तमान अवरुद्ध है) के सिद्धांत पर काम करते हैं। यही है, यह कृत्रिम रूप से बहुत निषिद्ध क्षेत्र बनाने के लिए आवश्यक है, या प्रतिमान को बदल दें: इलेक्ट्रॉनिक्स के चालू / बंद होने के बजाय वोल्टेज द्वारा नियंत्रित इलेक्ट्रॉनिक्स होंगे, या दूसरे शब्दों में, एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक्स के कुछ एनालॉग (सजा के लिए खेद है)।



दूसरी ओर, यह पारदर्शी है, अर्थात्, यह आधुनिक डिस्प्ले में आईटीओ के प्रतिस्थापन के रूप में बस आदर्श है। हालांकि, द्वि-आयामी सिस्टम स्वयं स्थिर नहीं हैं। इस प्रकार, किसी भी सतह पर पूरी तरह से ग्राफीन कोटिंग्स बनाने की समस्या एक कठिन वैज्ञानिक और तकनीकी कार्य है।


ग्राफीन की सिलवटें। स्रोत

और यह पता चला है कि ग्राफीन करते समय, हालांकि यह एस के बजाय एक कैपिटल जी के साथ एक सुपरमैन की तरह लगता है, हम इसे जोकर द्वारा अपनी पीठ के पीछे छिपाने के कारण उत्पादन में पेश नहीं कर सकते। इसके समर्थन में, समीक्षक एक नवीन प्रौद्योगिकी कंपनी वियना के टिम हार्पर द्वारा निम्न कथन का हवाला देते हैं: "कोई भी बस सिलिकॉन को बर्बाद नहीं करेगा जब तक कि ऐसा करने के लिए वास्तव में अच्छे कारण न हों।" उत्तरार्द्ध का मतलब है कि जब तक कि माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को बनाने के लिए एक मंच के रूप में सिलिकॉन संसाधन, 146% से अधिक द्वारा विकसित किया जाता है, तब तक हम कार्बन युग में संक्रमण नहीं देखेंगे।

यही कारण है कि कार्यक्रम का पहला चरण ग्राफीन पर आधारित उपकरणों की खोज और प्रोटोटाइप के उद्देश्य से होगा, जो स्पष्ट रूप से, ऊपर वर्णित गुंजयमान यंत्रों में शामिल होंगे, विभिन्न सेंसर (और यहां तक कि चुंबकीय क्षेत्र सेंसर ग्राफीन के आधार पर बनाया गया था )।

खैर, हम अब महान उपलब्धियों के युग में रह रहे हैं जो मौलिक रूप से हमारे जीवन को बदल सकते हैं! देखते हैं कि 2014 हमारे लिए क्या लाएगा।



पुनश्च: एक सफल नया साल है, खाबरोचियन!

पीपीएस: पीड़ितों के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए दो-आयामी सामग्री की दुनिया में उतरने के लिए, एक और समीक्षा लेख है ।

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