Scientists using lasers at a Science and Technology Facilities Council (STFC) facility in the UK believe that they are a step closer to finding a replacement for silicon chips that are faster and use less energy than at present.
Los científicos que utilizan láser en las instalaciones de Science and Technology Facilities Council (STFC) en Reino Unido creen que se encuentran un paso más cerca de encontrar un reemplazo para los chips de silicio que son más rápidos y utilizan menos energía que en la actualidad.
The team has tested the behaviour of bilayer graphene to discover whether or not it could be used as a semiconductor. Their results suggest that it could replace silicon transistors in electronic circuits.
El equipo ha comprobado el comportamiento de la doble capa de grafeno para descubrir si podría, io no, ser utilizado como un semiconductor. Sus resultados sugieren que podría reemplazar a los transistores de silicio en circuitos electrónicos.
Graphene is pure carbon in the form of a very thin, almost transparent sheet, one atom thick. It is known as a 'miracle material' because of its remarkable strength and efficiency in conducting heat and electricity.
El grafeno es carbono puro en una forma muy fina, casi una lámina transparente, un átomo de espesor. Es conocido como un "material milagroso" por su eficiencia y dureza notables en la conducción del calor y de la electricidad.
In its current form graphene is not suitable for transistors, which are the foundation of all modern electronics. For a transistor to be technologically viable, it must be able to 'switch off' so that only a small electric current flows through its gate when in standby state. Graphene does not have a band gap so cannot switch off.
En su forma actual, el grafeno no es adecuado para los transistores, los cuales son la base de todos los aparatos electrónicos modernos. Para que un transistor sea tecnológicamente viable, debe de ser capaz de "desconectarse" de modo que una pequeña corriente eléctrica fluya a través de su entrada cuando esté en estado de espera. El grafeno no tiene una brecha de banda por lo que no puede ser desconectado.
The research team, led by Professor Philip Hofmann from Aarhus University in Denmark, used a new material – bilayer graphene – in which two layers of graphene are placed one on top of the other, leaving a small band gap to encourage the transfer of energy between layers.
El equipo de investigación, liderado por el catedrático Philip Hofmann de la Universidad de Aarhus en Dinamarca, utilizó un material nuevo - el grafeno de doble capa - en el que dos capas de grafeno se ponen una sobre otra, dejando una pequeña brecha para fomentar la tranferencia de energía entre las capas.
Using Artemis at STFC's Central Laser Facility, which is based at the Rutherford Appleton Laboratory in Oxfordshire, the researchers fired ultra-short pump laser pulses at the bilayer graphene sample, boosting electrons into the conduction band.
Utilizando Artemis en la Central Laser Facility de STFC, que está ubicada en el Rutherford Appleton Laboratory en Oxfordshire, los investigadores efectuaron pulsos láser ultra cortos sobre la muestra del grafeno de doble capa, impulsando los electrones a la banda de conducción.
A second short, extreme ultraviolet, wavelength pulse then ejected electrons from the sample. These were collected and analysed to provide a snapshot of the energies and movement of the electrons.
A continuación, un segundo pulso de longitud de onda corta, extremadamente ultravioleta, expulsó los electrones de la muestra. Éstos fueron recogidos y analizados para proporcionar una instantánea de las energías y los movimientos de los electrones.
"We took a series of these measurements, varying the time delay between the infrared laser pump and extreme ultraviolet probe, and sequenced them into a movie," said STFC's Dr Cephise Cacho, one of the research team. "To see how the fast-moving electrons behave, each frame of the movie has to be separated by just a fraction of a billionth of a second."
"Tomamos varias de estas mediciones, variando el tiempo de retardo entre el pulso del láser infrarrojo y la muestra de ultravioleta extremos, y los secuenciamos en una película," dijo el Dr. Cephise, del equipo de investigación de Cacho de STFC. "Para ver cómo se comportan los electrones veloces, cada fotograma de la película tiene que estar separado por una fracción de una milmillonésima parte de un segundo."
Professor Hofmann said, "What we've shown with this research is that our sample behaves as a semiconductor, and isn't short-circuited by defects."
El Profesor Hofmann dijo, "Lo que hemos mostrado con esta investigación es que nuestra muestra se comporta como un semiconductor, y no se cortocircuita por los defectos."
There can be imperfections in bilayer graphene as the layers sometimes become misaligned.
Pueden haber imperfecciones en el grafeno de doble capa ya que, a veces, las capas se desalinean.
The results of this research, in which the graphene showed no defects, suggest that further technological effort should be carried out to minimise imperfections. Once this is done, there is a chance that the switch-off performance of bilayer graphene can be boosted enough to challenge silicon-based devices.
Los resultados de esta investigación, en la que el grafeno no mostró defectos, sugieren que se debe llevar a cabo un esfuerzo tecnológico para minimizar las imperfecciones. Una vez que se haga ésto, existe una oportunidad de que el rendimiento de desconexión del grafeno de doble capa pueda ser impulsada lo suficiente para desafiar a los dispositivos de silicio.
Graphene transistors could make smaller, faster electronic chips than are achievable with silicon. Eventually more and more transistors could be placed onto a single microchip to produce faster, more powerful processors for use in electronic equipment.
Los transistores de grafeno podrían hacer chips electrónicos más pequeños y rápidos que los que es posible realizar a partir de silicio. Finalmente, más y más transistores podrán ser reemplazados por un único microchip para obtener procesadores más rápidos y potentes para ser usados en equipos electrónicos.
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