Zeitabhängige Bereiche für eine Neue Zucht von Kohlenstoff-Basiertem Nanodevices

durch Luis E.F. Foa Torres

Dr. Luis E.F. Foa Torres
Instituto de Física Enrique Gaviola (FaMAF - CONICET), Nationale Universität von Córdoba, Córdoba, Argentinien.
Entsprechender Autor: lfoa@famaf.unc.edu.ar

Einleitung

Sollte Mai 1. von 1893 ein bitterer Tag für Thomas Alva Edison gewesen sein. Dieser Tag, die Chicago-Weltausstellung, eine der größten internationalen Ausstellungen überhaupt, war offiziell zur Öffentlichkeit geöffnet. Das Ereignis kennzeichnete ein großes Gebiet elektrische Ausstellungen, die durch den Wechselstrom angeschaltet wurden, der (ac) von Edisons Konkurrenten zur Verfügung gestellt wurde. Edisons letzter Versuch, den Gebrauch der Glühlampen zu verhindern war ausgefallen und die Öffentlichkeit war in der Lage, den Nutzen des Wechselstroms zum ersten Mal zu schätzen. Er dauerte nicht sehr lang, bis WS schließlich über den Gleichstromquellen (dc) vorherrschte, die von Edison unterstützt wurden, dadurch er zulässt er längere elektrische Netze und funkt eine Drehbewegung, die unsere Welt für immer änderte.

Dennoch viele Geräte einschließlich die elektronischen Geräte haben wir heute DC Spannung des Gebrauches größtenteils. Etwas, das ähnlich ist, tritt mit den Einheiten auf, die an der nmschuppe nachgeforscht werden: Mit einigen Ausnahmen [1,2], ist die meisten der Aufmerksamkeit zu den nanodevices unter Gleichstrom-Bedingungen gegeben worden. Aber etwas, das begonnen wurden, um in den letzten Jahren zu ändern und ein Reichtum von den Phänomenen, die den Gebrauch von zeitabhängigen Bereichen, wie WS-Torspannungen oder Lasern mit einbeziehen, begannen, hier und dort zu blühen [3] und fügten eine ganze neue Abmessung von Möglichkeiten hinzu. In dieser kurzen Anmerkung versuche Ich, Sie zu überzeugen, dass es triftige Gründe gibt, die den Gebrauch von den zeitabhängigen Bereichen am nanoscale attraktiv und manchmal eindeutig machen. Zu solchem Ende verwende Ich einige Beispiele von meiner eigenen Forschung, aber vorher das stelle Ich einige Tatsachen über unsere Lieblings-nanoscale Materialien vor: Kohlenstoff nanotubes [4] und graphene [5].

Die Eigenschaften dieser Materialien sind in vielem Respekt, der, das graphene sehr ähnlich ist, das der zweidimensionale jüngere Vetter von Kohlenstoff nanotubes ist. Sie ordnen unter den besten leitfähigen Materialien [4,5,6], Führungswärme besser als sonstiges Material auf Erde [7] mit einer Wärmeleitfähigkeit von ungefähr 5x103 W/mK für graphene (ungefähr zehn mal das des Kupfers), und sie zeigen außergewöhnliche mechanische Festigkeit [8] (mit einer Bruchfestigkeit ungefähr 200mal die vom Stahl). Kohlenstoff nanotubes zum Beispiel, zeigen anomal niedrige Empfindlichkeit zur Störung-induzierten Rückwärtsstreuung und sind zur akustisch-Phonon-induzierten Rückwärtsstreuung mit unelastischen mitlleren freien Weglängen im Auftrag des Mikrometers [9] in einer Einfuhrüberwachung sehr robust, welches bis zu den Vorspannungen im Auftrag der optischen Phononenenergien sich ausdehnt (gleichen Sie an. MeV 200) wenn andere Vorrichtungen am Spiel teilnehmen, das zu aktuelle Sättigung [10-12] führt. Anwendungen für den Kasten von nanotubes reichen von den Transistoren [13] die die hohen Elektronenbeweglichkeiten (die sogar uns erlauben würden, die Frequenz von Mikroprozessoren zu verdreifachen), zu einer viel versprechenden Zukunft nutzen, während ein Energiesparender Austausch für Kupfer im nanoscale sich untereinander verbindet [14,15].

Mit diesen Kohlenstoff-basierten Materialien im Verstand, ist unsere Vision, dass WS-Bereiche für das Erzielen von Regelung der elektrischen Antwort (Strom und Geräusche) sowie der Wärmeableitung verwendet werden konnten und nimmt nützliche Aufgaben wahr, die zu eine neue Zucht von Kohlenstoff-basierten Einheiten führen konnten. Im Herzen dieser Vision ist die Tatsache, die wegen ihrer verringerten Dimensionalität und außergewöhnlichen Kohärenz der Elektronen, diese Materialien einer hervorragenden Arena für die Justage der Wechselwirkung zwischen einer eindeutigen elektronischen Zelle, den treibenden Parametern und unelastischen Prozessen anbieten, die durch die WS-Bereiche [16] verursacht werden. Im Folgenden wird dieses mit einigen Beispielen von unserer eigenen Forschung dargestellt.

Regelung der Leitfähigkeit und der Geräusche in den Kohlenstoff-Basierten Resonatoren

Indem sie ein WS-Tor auf eine Kohlenstoff nanotube oder graphene nanoribbon Einheit zutreffen, nehmen neue Parameter am Spiel teil: die treibende Frequenz und die Amplitude. Indem wir diese Parameter justierten, haben wir gezeigt, dass es möglich ist, Regelung über dem Strom und seinem Fluktuieren [17,18] zu erzielen. „Geben Sie mir die gewünschte Antwort und Ich teile Ihnen die Größe der treibenden Parameter mit, die notwendig sind, sie zu erreichen.“ Das Hinzufügen eines statischen Magnetfelds führt zu sogar reichere Merkmale [19].

Eine Leuchte auf dem Horizont von Graphene? Justierende Laserinduzierte Band-Abstände

Trotz der eindrucksvollen Liste von viel versprechenden Aussichten, hat graphene eine Achillesferse: es hat nicht BandGap, sobald es es kann nicht geschaltet werden-weg leitet. Dieses Anwendungen in den aktiven elektronischen Geräten in denen die Fähigkeit, sie anzuschalten hindert und aus entscheidend ist. In einem neuen markierten Artikel berichteten wir über die ersten atomistischen Simulationen der elektrischen Leitung durch eine Mikrometer-groß graphene Probe, die durch einen Laser-Bereich [20] geleuchtet wurde. Unsere Simulationen zeigen, dass ein Laser im mittel-Infrarot wahrnehmbares BandGap in diesem Material öffnen kann, dadurch er öffnet er viel versprechende Aussichten für graphene-basierte optoelektronische Einheiten.

Eine Gleichstrom-Strom-Spannung durch Zeitabhängige Potenziale Unvoreingenommen Erzielen

Ein Gleichstrom (dc) benötigt normalerweise die Anwendung einer Vorspannung, ohne die Vorspannung, die zwischen sagen wir verlassen und rechte Elektroden, keine Stromstärken angewendet wird. Jedoch in den Anlagen am nanoscale kann ein Gleichstrom-Strom sogar an der nullvorspannung erzeugt werden wegen eines zusammenhängenden gerufenen worden Effektes des Quantums Quantumspumpen [21,22]. Ursprünglich wurde es gedacht, dass das Quantumspumpen benötigt mindestens zwei zeitabhängigen Potenzialen (wie WS-Torspannungen zugetroffen auf die Einheit) aber neueren theoretischen [23] und experimentellen [24] Studien vorschlagen, dass es tatsächlich möglich ist, sie mit nur einem WS-Bereich auch zu erzielen, dadurch es vermeidet es die Unordnung, die mit zusätzlichen Toren verbunden ist. Außerdem keine Vorspannung habend, die zwischen den Elektroden angewendet wurde, konnte eine Quantumspumpe Ableitung der geringen Energie sehr haben.

Bis jetzt wurden Quantumspumpen größtenteils von den traditionellen Halbleitermaterialien hergestellt. Unter Verwendung der Kohlenstoff-basierten Materialien würde viel Nutzen holen: höhere Frequenzoperation und die Möglichkeit des Habens von fast perfekten Kontakten, uns in eine Einfuhrüberwachung weit von die von getrennten Resonanzen und schlechter von Leitfähigkeit lassend normalerweise erforscht. Auf diesem Gebiet vieler aktuellen Zinsen [25,26], unseres Beitragversuchs, diese Einheiten näher an Wirklichkeit, in den Hochfrequenz- (nicht adiabatisch) [27] und Niederfrequenz (adiabatischen) [28] Einfuhrüberwachungen zu holen. Außerdem konnten seine tatsächlichen Zinsen, diese Einheiten einen Anhaltspunkt auf einer anderen Art aktive Einheiten mit beispielloser niedriger Energiedissipation versehen.


[1] V.I. Fal'ko und D.E. Khmelnitskii, Absperrventil. Phys. JETP 68, 186 (1989).
[2] H.M. Pastawski, Phys. Rev. B 46, 4053 (1992); A.P. Jauho, N.S. Wingreen und Y. Meir, Phys. Rev. B 50, 5528 (1994).
[3] Für eine Zusammenfassung sprechen wir S. Kohler, J. Lehmann und P. Hänggi, Phys an. Repräsentant. 406, 379 (2005).
[4] R. Saito, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus, Physikalische Eigenschaften des Kohlenstoffes Nanotubes (Britische College-Druckerei, London, 1998)
[5] A.K. Geim und K.S. Novoselov, National. Matte. 6, 183 (2007).
[6] J. - C. Charlier, X. Blase und S. Roche, Rev. Mod. Phys. 79, 677 (2007).
[7] A.A. Balandin, S. Ghosh, W. Bao, I. Calizo, D. Teweldebrhan, F. Miao und Chun Ning Lau, Nano--Lett. 8, 902 (2008).
[8] C. Lee, X. Wei, J.W. Kysar, J. Hone, Wissenschaft 321, 385 (2008).
[9] S. Roche, Jie Jiang, L.E.F. Foa Torres und R. Saito, J. Phys.: Condens. Stoff 19, 183203 (2007).
[10] A. Javey et al., Phys. Rev. Lett. 92, 106804 (2004).
[11] L.E.F. Foa Torres und S. Roche, Phys. Rev. Lett. 97, 076804 (2006).
[12] L.E.F. Foa Torres, R. Avriller und S. Roche, Phys. Rev. B 78, 035412 (2008).
[13] A. Bachtold, P. Hadley, T. Nakanishi und C. Dekker, Wissenschaft 294, 1317 (2001).
[14] H. Li, C. Xu und K. Banerjee, IEEE-Auslegung und Prüfung von Computern 27, 20 (2010).
[15] J.C. Coiffic, M. Fayolle, S. Maitrejean, L.E.F. Foa Torres und H. Le Poche, Appl. Phys. Lett. 91, 252107 (2007).
[16] L.E.F. Foa Torres und G. Cuniberti, C.R. Physique 10, 297 (2009).
[17] L.E.F. Foa Torres und G. Cuniberti, Angewandte Physik-Schreiben 94, 222103 (2009).
[18] C.G. Rocha, L.E.F. Foa Torres und G. Cuniberti, Körperliche Zusammenfassung B 81, 115435 (2010).
[19] C.G. Rocha, M. Pacheco, L.E.F. Foa Torres, G. Cuniberti und A. Latgé, EPL 94, 47002 (2011).
[20] H.L. Calvo, H.M. Pastawski, S. Roche und L.E.F. Foa Torres, Appl. Phys. Lett. 98, 232103 (2011).
[21] B.L. Altshuler und L.I. Glazman, Wissenschaft 283, 1864 (1999); P.W. Brouwer, Phys. Rev. B 58, R10135 (1998).
[22] Für eine sehr nette Einleitung zu diesen Phänomenen sprechen wir an: M. Büttiker und M. Moskalets, Lect. Anmerkungen Phys. 690, 33 (2006).
[23] L.E.F. Foa Torres, Phys. Rev. B 72, 245339 (2005).
[24] B. Kaestner et al., Phys. Rev. B 77, 153301 (2008).
[25] R. Zhu und H. Chen, Appl. Phys. Lett. 95, 122111 (2009).
[26] E. Prada, P. San Jose und H. Schomerus, Phys. Rev. B 80, 245414 (2009); P. San Jose, E. Prada, S. Kohler, H. Schomerus, arxiv: 1103,5597.
[27] L.E.F. Foa Torres, H.L. Calvo, C.G. Rocha, G. Cuniberti, veröffentlicht werden.
[28] L.H. Ingaramo und L.E.F. Foa Torres, veröffentlicht werden.

Date Added: Jul 10, 2011 | Updated: Dec 12, 2013

Last Update: 12. December 2013 12:18

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit