Transistor kiểu mới bằng graphene làm máy vi tính chạy nhanh hơn 1000 lần

Một lần nữa, graphene lại chứng tỏ mình xứng đáng được gọi là 'vật liệu kỳ diệu' khi được sử dụng chế tạo Transistor, mở đường cho việc phát triển các loại máy tính chưa hề có, nhanh nhất từ trước tới nay.

Mới đây, tạp chí Nature Communications vừa công bố cho biết, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Central Florida (UCF), Đại học Quang học và Quang tử học thuộc UCF (CREOL), và Đại học Texas đã phát triển một loại bóng Transistor bằng vật liệu graphene, mà một ngày nào đó không xa có thể dùng để chế tạo ra loại máy vi tính siêu nhanh và siêu tiết kiệm năng lượng. Nói siêu nhanh có nghĩa là hàng nghìn lần nhanh hơn máy tính hiện nay và hiệu quả năng lượng siêu việt với nghĩa nó sẽ tiêu tốn chỉ khoảng một phần trăm năng lượng so với máy tính hiện có.

Như mọi người đã biết, cho đến lúc này thì toàn thể các thiết bị điện tử đều được chế tạo dựa trên nền tảng các Transistor bằng chất bán dẫn silicon. Và điều tiên quyết cho mọi phát minh để làm giảm kích thước các thiết bị là cần phải có các Transitor nhỏ hơn nữa nhưng hiện tại thì kích thước đã giảm đến giới hạn mà chất silicon có thể đạt được.

Ryan M. Gelfand, giám đốc Phòng thí nghiệm NanoBioPhotonics tại UCF, giải thích: “Nếu bạn muốn tiếp tục đẩy công nghệ tiến lên phía trước, chúng ta cần có những máy tính nhanh hơn nữa, dùng để chạy các mô phỏng lớn hơn và tốt hơn cho các ngành khoa học về khí hậu, về khám phá vũ trụ, và ngay cả cho Phố Wall. Để đạt được điều này, chúng ta không thể dựa vào các Transitor bằng chất bán dẫn silicon nữa”.

Và nhóm nghiên cứu đã chuyển hướng sang chất liệu đã được ngợi ca như là một vật liệu kỳ diệu vì những tính năng gần như ma mị của nó, đó chính là một dạng thù hình của carbon, kết cấu hai chiều và mỏng chỉ một nguyên tử, tên gọi là graphene. Theo phát hiện của các nhà khoa học, nếu họ áp một từ trường vào một dải băng graphene, nó sẽ cho phép họ thay đổi sự cản trở của dòng điện chảy qua nó (tức là điện trở). Trong phát minh này, họ sử dụng ống nano cacbon và cho dòng điện chạy qua để tạo từ trường, tăng hoặc giảm dòng điện sẽ điều khiển được từ trường. Khi tăng hoặc giảm cường độ từ trường thì cũng làm cho dòng điện chạy qua dải băng graphene tăng hoặc giảm theo.

Xét về tốc độ, việc sử dụng graphene sẽ giúp loại bỏ cái hố trì hãm mà các bóng Transistor bằng silicon không thể thoát khỏi. Như đã biết, người ta sử dụng các Transistor silicon với các cấu trúc bố trí khác nhau đóng vai trò như các cổng logic để làm cho các bộ vi xử lý giải thuật tất cả các loại vấn đề toán học và logic, từ đơn giản đến phức tạp nhất. Vấn đề là với các Transistor gốc silicon thì tốc độ nhịp xung xử lý tối đa có thể đạt chỉ là từ 3 đến 4 gigahertz. Khi chuyển sang sử dụng các bóng Transistor gốc graphene thì tốc độ này có bước nhảy vọt khổng lồ từ chỉ gigahertz (10⁹) nhảy lên đến vùng terahertz (10¹²) tức là hàng nghìn lần nhanh hơn!

Và tốc độ không phải là lợi ích duy nhất có thể thu được từ việc sử dụng graphene. Các bóng Transistor gốc bán dẫn silicon cũng đã đạt đến giới hạn về kích thước, có nghĩa là không làm cho nhỏ hơn được nữa. Nhưng với graphene, không tồn tại giới hạn đó. Đối với các nhà sản xuất thiết bị, có nghĩa là họ có thể tiếp tục thu nhỏ thiết bị nhiều lần nữa và đóng gói vào trong thiết bị bé nhỏ đó nhiều chức năng hơn trước. Còn đối với chúng ta, những người tiêu dùng háo hức, thì điều đó có nghĩa là trong tương lai chúng ta sẽ được sử dụng những thiết bị mạnh mẽ và tuyệt vời hơn.

Trần Xuân Hoài lược thuật

Nguồn: http://wallstreetpit.com/113644-new-graphene-transistors-super-fast-computers/