التطور التاريخي والوضع الحالي لنقل الأنابيب النانوية الكربونية
في الآونة الأخيرة ، حقق فريق بقيادة الأكاديمي بينغ ليانماو والأستاذ تشانغ تشانغ من جامعة بكين تقدمًا كبيرًا في مجال الترانزستورات النانوية الكربونية 90 نانومتر.يشير هذا الإنجاز إلى أن الترانزستورات المتكاملة للأنابيب النانوية الكربونية لا تُظهر إمكانات كبيرة في 90 نانومتر وعقد تقنية أعلى ، ولكنها توفر أيضًا دليلًا كبيرًا على آفاق تطبيقات أشباه الموصلات القائمة على الكربون.الأمر الأكثر وضوحًا هو أن هذا البحث لا يوضح فقط الأفكار العميقة لأنابيب الكربون النانوية في البحث عن الدوائر المتكاملة القائمة على الكربون ، ولكن تم الإبلاغ عنها أيضًا من قبل مجلة "Nature Electronics" ، مما يشرف على وصول تكنولوجيا جديدةحقبة.
إذا نظرنا إلى الوراء في التاريخ ، في عام 2005 ، عبرت Intel عن شكوكها في ورقة حول إمكانية أنابيب الكربون النانوية التي تتجاوز الترانزستورات N-type المستندة إلى السيليكون.ومع ذلك ، مع مرور الوقت ، فإن قانون مور ينتهي تدريجياً ، وأصبح إيجاد بدائل للمواد القائمة على السيليكون اتجاهًا مهمًا لتطوير صناعة المعلومات.على الرغم من أن الأنابيب النانوية الكربونية تعتبر بدائل محتملة ، إلا أن العديد من التحديات لا تزال في صنع الترانزستورات أثناء عمليات المنشطات التقليدية.
في عام 2007 ، اقترح فريق الأكاديمي بنغ ليانموو طريقة ثورية غير منشطات لإعداد أجهزة CMOs النانوية الكربونية ونجاح ترانزستورات الأنابيب النانوية الكربونية بأداء يتجاوز أداء الترانزستورات القائمة على السيليكون من نفس الحجم.بعد عشر سنوات ، في عام 2017 ، نشر الفريق بحثًا عن الترانزستورات الميدانية للأنابيب النانوية الكربونية العليا في عقدة التكنولوجيا 5 نانومتر في العلوم ، مما يدل على المزايا الكبيرة للجهاز من حيث الأداء الجوهري ومؤشرات استهلاك الطاقة الشاملة.
آفاق تطبيق المواد القائمة على الكربون في السوق
أشارت منظمة أبحاث السوق Idtechex إلى أنه مع تقلص حجم الأجهزة القائمة على السيليكون بالقرب من الحدود المادية ، فإن المعالجة المرنة لمواد السيليكون تواجه تدريجيًا اختناقات.في الوقت نفسه ، توفر الاختراقات في المواد القائمة على الكربون خيارات جديدة للإلكترونيات المرنة.على وجه الخصوص ، يتم التعرف على أنابيب الكربون النانوية (CNTs) والجرافين كمواد مثالية في مجال الإلكترونيات المرنة بسبب خصائصها الكهربائية الممتازة ، ونقل الضوء ، والليونة.
آفاق واسعة لسوق المواد المتقدمة
المواد المتقدمة عبارة عن مجال يغطي مجموعة متنوعة من المواد ، مثل الأنابيب النانوية والألياف النانوية والجرافين والمواد الأخرى ثنائية الأبعاد ونقاط الكم والمواد الفنية والهواء والمواد الحيوية وما إلى ذلك.والتصنيع المضافة يوفر قوة دافعة قوية لتقدم علوم المواد.تشمل الخواص الرئيسية لهذه المواد التدريع التداخل الكهرومغناطيسي ، والإدارة الحرارية ، وذوي الخواص الكربونية المنخفضة (أو السلبية) ، والخصائص الإلكترونية البصرية ، والتي ستقود تطور أشباه الموصلات وعمليات تصنيع التغليف المتقدمة.وفقًا لتوقعات Idtechex ، ستلعب هذه المواد المتقدمة دورًا مهمًا في الأسواق الناشئة التالية:
السيارات الكهربائية: من المتوقع أن يصل سوق السيارات الكهربائية على الأرض والبحر والهواء إلى 2.3 تريليون دولار بحلول عام 2041.
الأجهزة القابلة للارتداء: من المتوقع أن يصل حجم السوق إلى 138 مليار دولار بحلول عام 2025.
المركبات ذاتية الحكم (ADAS): من المتوقع أنه بحلول عام 2042 ، سيتم الانتهاء من 25 ٪ من أميال مركبات الركاب عن طريق السيارات المستقلة.
التقاط الكربون واستخدامه وتخزينه (CCUS): بحلول عام 2040 ، من المتوقع أن تصل سعة التقاط الكربون العالمية إلى 1،265 مليون طن.
5G والصناعة 4.0: من المتوقع أن يصل سوق 5G إلى 1 تريليون دولار بحلول عام 2032.
ختاماً:
لا يمثل البحث وتطوير الترانزستورات النانوية الكربونية انفراجًا كبيرًا في تكنولوجيا أشباه الموصلات ، ولكن أيضًا يعرّض أيضًا آفاق التطوير الواسعة لعلوم المواد في المستقبل.مع ظهور المزيد من حالات البحث والتطبيق ، يمكننا أن نتوقع أن يصبح تطبيق المواد القائمة على الكربون في مجالات متعددة عاملاً رئيسياً في تعزيز الابتكار التكنولوجي والتغيير الصناعي.