Grafeen != Boolean logica | Grafeen (graphene)
Grafeen != Boolean logica

Het koolstofvel van één atoom hoog met verbazingwekkende eigenschappen werd al eerder beschreven als de opvolger van silicium. Logisch, elektronen gaan er door als boter, massaloos, waardoor het een ideale keuze is als halfgeleider in elektronica zoals telefoons en computers.

Maar in tegenstelling tot silicium beschikt grafeen niet over de staat om zich ‘uit’ te kunnen schakelen, met andere woorden de elektronen blijven er continu doorheen stromen.

Een welgekend probleem in het prille grafeen tijdperk en obstakel dat men eerst hoeft te overbruggen vooraleer de perfecte honingraat zijn ware intrede kan maken in de elektronica.

Onderzoekers pogen langs alle kanten om grafeen te benaderen opdat het materiaal geschikt zou raken om booleans te genereren, zodat ‘de staat’ aangesproken kan worden door middel van een ‘0’ of ‘1’, een basisconcept in de computertaal.

Onderzoekers uit de universiteit van California-Riverside wisten aan te kondigen dat ze een mogelijke oplossing hebben gevonden.
Terwijl de meeste onderzoeken zich vooral focussen op het fysiek aantasten van het grafeen zelf – door het te stapelen met andere materialen of chemisch te modificeren en onzuiverheden toe te brengen – sloegen deze wetenschappers een andere richting in.

“We besloten om een alternatieve aanpak te volgen” zei Alexander Balandin, professor in elektrotechniek, in een release.
“In plaats van grafeen proberen te veranderen, veranderden we de manier waarop de informatie in de circuits wordt verwerkt.”

Het vermogen van silicium om de toevoer van elektronen te starten en stoppen werkt prima met Booleaanse logica, een middel om informatie te verwerken. Informatie wordt gecodeerd en verwerkt als een reeks van 0’en en 1’en. Wanneer elektronen stromen registreert de computer een ‘1’, en als ze niet vloeien registreert het een ‘0’.

Omdat elektronen in grafeen onderworpen zijn aan een continuïteit, en geen aan of uit stand hebben, werkt de Booleanse logica niet bij het sneetje koolstof met zijn hexagonaal gestructeerde atomen.

De UC-Riverside onderzoekers bedachten echter een ander soort logica, gebruik makend van grafeen’s unieke eigenschappen.

In plaats van de stroom van elektronen om te zetten naar een ‘aan’ of ‘uit’ staat, manipuleren ze de spanning en stroom om verschillende waarden te vormen, danig dat het niet uit maakt of de elektronen wel of niet voortdurend stromen.

De onderzoekers konden aantonen dat het systeem niet enkel werkt op microscopische schaal, maar ook op nanoschaal.

We eisen steeds meer rekenkracht op kleinere ruimten, dus kleinere transistors, die elektronische signalen vervoeren om een paar verschillende doelen te dienen.

Het gebruik van grafeen in transistoren kan er toe leiden dat deze gebouwd kunnen worden op de schaal van één enkele atoom, waardoor fabrikanten de gelegenheid verkrijgen om meer ruimte te benutten, om uiteindelijk nog krachtigere computers te vervaardigen.

Booleaanse logica is een integraal onderdeel van de computers die we dagelijks gebruiken, dat is al zo voor tientallen jaren. Het is dus geen alledaags idee om daar een wijziging in te brengen.

Alsook van de fabrikant uit zou het een aanpassing vergen omdat de manier waarop silicium-gebaseerde chips worden gebouwd sterk uiteenlopen met de manier waarop men de grafeen-gebaseerde chips zou moeten bouwen.

Dit zou een verschuiving naar grafeen of het grafeen-tijdperk compliceren, en het zou software programmeurs vereisen om heel anders te gaan denken.

Niettemin toont dit onderzoek aan dat er meerdere opties zijn om aan de slag te gaan met grafeen, ondanks hoe het omgaat met elektronen.

Bron: Arxiv.org


3D print schaalmodel structuur grafeen