Posted by: absolutevoid | സെപ്റ്റംബര്‍ 18, 2008

ഗ്രാഫീൻ സെമികണ്ടക്ടറിന്‌ പകരമാകുമോ?

“ജനങ്ങൾക്ക്‌ വേഗംകൂടിയ കമ്പ്യൂട്ടർ ചിപ്പ്‌ വേണം,” ഫിലിപ്പ്‌ കിം പറയുന്നു. “അത്‌ ചെറുതായിരിക്കുകയും വേണം. ചിപ്പിന്റെ വേഗത കൂട്ടാനും വലിപ്പം കുറയ്ക്കാനും സിലിക്കോൺ അല്ലാതെ മറ്റ്‌ വസ്തുക്കൾ ആവശ്യമായിവരുന്ന ഒരു ഘട്ടത്തിലേയ്ക്ക്‌ അടുക്കുകയാണ്‌ നാം.”

ഏക അണുവിന്റെ കനമുള്ള കാര്‍ബണിന്റെ ഏറ്റവും നേര്‍ത്ത പാളിയാണു് ഗ്രാഫീന്‍.

ഏക അണുവിന്റെ കനമുള്ള കാര്‍ബണിന്റെ ഏറ്റവും നേര്‍ത്ത പാളിയാണു് ഗ്രാഫീന്‍.

ഗ്രാഫീൻ ആവും ആ വസ്തുവെന്ന്‌ കൊളംബിയ സർവ്വകലാശാലയിൽ പ്രൊഫസറായ കിം വിശ്വസിക്കുന്നു. സഹപ്രവർത്തകരായ ബൊളോറ്റിൻ, സൈക്സ്‌, ഹോൺ, സ്റ്റോമർ എന്നിവരെപ്പോലെ കിമ്മും ചിന്തിക്കുന്നത്‌ കമ്പ്യൂട്ടർ ചിപ്പിൽ ആവശ്യമായ അതിവേഗതയ്ക്ക്‌ അനുഗുണമായ വിനിമയ ശേഷി (​‍transport capability) നൽകാൻ ത്രിശങ്കുവിൽ നിർത്തിയിരിക്കുന്ന ഗ്രാഫീന്‌ (suspended graphene) കഴിയുമെന്നാണ്‌. ഫിസിക്കൽ റിവ്യൂ ലെറ്റേഴ്സ്‌ എന്ന ജേണലിൽ ഇവരുടെ പ്രബന്ധം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്‌.

ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ ഘടന പരിശോധിക്കുമ്പോൾ ശുദ്ധമായ കാർബണിന്റെ സാന്നിധ്യം അടരടരായി കാണാം. എന്നിരിക്കിലും 2004ൽ മാത്രമാണ്‌ അവയെ ഓരോരോ പാളികളായി പൂളിയെടുക്കാവുന്ന ഒരു രീതി കണ്ടെത്തിയത്‌. ഈ ഒറ്റപ്പാളിയാണ്‌ ഗ്രാഫീൻ. അടിസ്ഥാനപരമായി ഒരു അണുവിനോളം മാത്രം കനമുള്ള പരസ്പരബന്ധിതമായ കാർബൺ കണികകളുടെ നേർത്ത പലകയാണ്‌ ഗ്രാഫീൻ എന്ന്‌ പറയാം. മുകളിൽനിന്ന്‌ നോക്കിയാൽ തേനീച്ചക്കൂടുകൾക്കുള്ളിലെ ഷഡ്കോണാകൃതിയിലുള്ള അറകളെപ്പോലെ തോന്നും ഗ്രാഫീന്റെ ഘടന.

“ഗ്രാഫീൻ ഏറെക്കുറെ സെമികണ്ടക്ടറിനെ പോലെയാണ്‌ പ്രവർത്തിക്കുക; അതും ഊർജ്ജവിടവ്‌ (energy gap) ഇല്ലാതെ,” കിം വിശദീകരിച്ചു. ഇതാണ്‌ കമ്പ്യൂട്ടർ ചിപ്പിന്‌ പറ്റിയ വസ്തുവായി ഗ്രാഫീനെ മാറ്റുന്നതും. “ഗ്രാഫീന്റെ പ്രതലത്തിന്‌ ലംബമായി വൈദ്യുത മണ്ഡലം പ്രയോഗിക്കുന്നതിലൂടെ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം – കാര്യറിന്റെ സാന്ദ്രത (carrier density) – ട്യൂൺ ചെയ്യാനാവും.”

“പ്രധാനപ്പെട്ട പരിഗണന, എത്രവേഗം ഗ്രാഫീനിലൂടെ ഒരു ചാർജ്ജിന്‌ നീങ്ങാൻ കഴിയും എന്നതാണ്‌,” കിം തുടരുന്നു. “കൂടുതൽ മൊബിലിറ്റി എന്നാൽ സിസ്റ്റത്തിനുള്ളിൽ ഇളക്ട്രോണുകൾ വേഗത്തിൽ ചലിക്കുന്നു എന്നാണ്‌. ഗ്രാഫീന്റെ ചലനാത്മകത വളരെ ഉയരത്തിലാണെന്ന അനുമാനങ്ങൾ ശക്തമാണ്‌. എങ്കിലും ചില സെമികണ്ടക്ടറുകളോളം ചലനാത്മകത അതിനുള്ളതായി മുമ്പ്‌ തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടില്ല.”

എന്നാൽ ഗ്രാഫീന്‌ ഏറ്റവും ഉയർന്ന ചലനാത്മകതയുള്ള സെമികണ്ടക്ടറുകളേക്കാൾ വിനിമയ വേഗത (​‍transport speed) കൈവരിക്കാനാവുമെന്ന്‌ കൊളംബിയ സർവ്വകലാശാലയിലെ ഗവേഷകസംഘം തെളിയിച്ചുകഴിഞ്ഞു. ഗ്രാഫീൻ അന്തരീക്ഷ താപനിലയിൽ സസ്പെൻഡ്‌ ചെയ്താണ്‌ ഇതുസാധിച്ചതു്. “അറിയപ്പെടുന്ന സെമികണ്ടക്ടറുകളേക്കാൾ മുറിക്കുള്ളിലെ സ്വാഭാവിക താപനിലയിൽ ഗ്രാഫീന്റെ വിനിമശേഷി കൂടുതലാണെന്ന്‌ ഞങ്ങൾ തെളിയിച്ചുകഴിഞ്ഞു.”

“ഗ്രാഫീനിൽ കുറഞ്ഞ ചലനാത്മകത ദൃശ്യമാകുന്നത്‌ മറ്റുകലർപ്പുകൾ മൂലമാണ്‌, തനതായ കുറവുകൾ നിമിത്തമല്ല,” കിം വിശദീകരിച്ചു. “അപ്പോൾ ചോദ്യം, എങ്ങനെ ഈ കലർപ്പുകൾ നീക്കംചെയ്യാമെന്നാണ്‌. മിക്ക കലർപ്പുകളും ഉൾച്ചേരുന്നത്‌ സബ്സ്ട്രേറ്റിൽ നിന്നാണ്‌; ഇതിലാണ്‌ ഗ്രാഫീൻ ഇരിക്കുന്നത്‌. ഗ്രാഫീനെ ത്രിശങ്കുവിൽ നിർത്തിയ ശേഷം താപാനുശീതനം (annealing) വഴി ശുദ്ധീകരിക്കാനും ചലനാത്മകത വർധിപ്പിക്കാനുമാവും.” (കൊടുംചൂടിൽ പഴുപ്പിച്ച ശേഷം മെല്ലെ തണുപ്പിക്കുന്ന രീതിക്കാണ്‌ താപാനുശീതനം എന്നു പറയുന്നത്‌.)

ഗ്രാഫീന്റെ വിനിമയശേഷിയിൽ ഊഷ്മാവ്‌ പ്രധാന പങ്കുവഹിക്കുന്നതായും പുതിയ പഠനം പറയുന്നു. “ഗ്രാഫീന്‌ പരമാവധി ചലനാത്മകത ഉറപ്പാകുന്നത്‌ അന്തരീക്ഷ ഊഷ്മാവിലാണ്‌,” കിം പറയുന്നു. “വിവിധ പ്രവർത്തകങ്ങളിൽ ഉപയുക്തമായ യഥാർത്ഥ ലോകത്ത്‌ പ്രവർത്തിക്കാനാവുന്ന ഒന്നാണിതെന്നത്‌ മഹത്തരമായ കാര്യമാണ്‌.”

ഇത്രയൊക്കെ ചെയ്താലും ഗ്രാഫീനിൽ കലർപ്പുകളുണ്ടാവാം എന്നാണ്‌ കിം കരുതുന്നത്‌. “ഇപ്പോഴും പ്രശ്നങ്ങൾ അവശേഷിക്കുകയാണ്‌,” അദ്ദേഹം പറയുന്നു. “നമുക്ക്‌ ചലനാത്മകത ഇനിയും വർധിപ്പിക്കാനാവുമെന്ന്‌ ഞാൻ കരുതുന്നു.”

ഗ്രാഫീനിലെ താപാധിഷ്ഠിത വിനിമയത്വം പ്രായോഗിക ആപ്ലിക്കേഷനും അപ്പുറം പോകുമെന്നാണ്‌ കിം അവകാശപ്പെടുന്നത്‌. “ഓരോ തവണയും ഇതേപോലെ ചലനാത്മകത കാര്യമായി വർധിപ്പിക്കുന്ന എന്തെങ്കിലും കണ്ടെത്തുന്ന പക്ഷം, അത്‌ ഒരു പുതിയ ഭൗതികശാസ്ത്ര ഉപശാഖയ്ക്കുകൂടി തുടക്കമിടും. ഗ്രാഫീന്റെ കാര്യത്തിലും അതുതന്നെ സംഭവിക്കുമെന്നാണ്‌ ഞാൻ കരുതുന്നത്‌.”

Advertisements

ഒരു മറുപടി കൊടുക്കുക

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / മാറ്റുക )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / മാറ്റുക )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / മാറ്റുക )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / മാറ്റുക )

വിഭാഗങ്ങള്‍

%d bloggers like this: