Home arrow บทความวิทยาศาสตร์ arrow “กราฟีน” วัสดุบางสุดในจักรวาล ที่จะฆ่า “กฎของมัวร์”
  
เมนูอื่นๆ
Home บทความวิทยาศาสตร์ เซ็นสมุดเยี่ยม
“กราฟีน” วัสดุบางสุดในจักรวาล ที่จะฆ่า “กฎของมัวร์” PDF พิมพ์

โดย ASTVผู้จัดการออนไลน์ 7 ตุลาคม 2553

"กราฟีน" วัสดุที่มีจุดเริ่มต้นจากเทปกาวจะเป็นความหวังของวงการอิเล็กทรอนิกส์ ที่ไม่จำกัดอยูภายใต้กฎของมัวร์อีกต่อไป (Scientific American)

     “กฎของมัวร์” บอกว่าทรานซิสเตอร์ที่ใส่ลงไปในชิปจะเพิ่มเป็น 2 ทุกๆ 18 เดือน และที่สุดทรานซิสเตอร์ซึ่งอัดแน่นจะทำให้ชิปร้อนขึ้นและลดประสิทธิภาพลง แต่ด้วย “กราฟีน” วัสดุที่คิดค้นโดย 2 นักฟิสิกส์ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลจะทำให้เราไม่ต้องเผชิญปัญหาดังกล่าวอีกต่อไป

เราใช้เทปกาวเราใช้เพื่อจัดเรียงโครงสร้างอะตอมคาร์บอน โดยใช้แรงดึงแยกชั้นกราไฟต์ให้ได้ออกมาเป็นกราฟีนซ้ำไป-ซ้ำมา 3-10 รอบ (Scientific American)


       
       เป็นเวลากว่าครึ่งศตวรรษที่คุณสมบัติของคอมพิวเตอร์ต้องขึ้นอยู่กับ “กฎของมัวร์” (Gordon Moore) ที่ตั้งชื่อตาม กอร์ดอน มัวร์ (Gordon Moore) ผู้ร่วมก่อตั้งบริษัทผลิตชิปอินเทล (Intel) ซึ่งกฎดังกล่าวระบุว่า จำนวนทรานซิสเตอร์ที่สามารถใส่ลงไปในชิปนั้นจะเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าทุกๆ 18 เดือน นั่นอธิบายได้ถึงความเร็วและความจุของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยุคปัจจุบันที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
       
       กฎดังกล่าว ซึ่งทำนายโดยมัวร์นั้นคงอยู่จนถึงกลางทศวรรษ 1970 และยังคงเป็นอย่างนั้นอยู่ แต่สำนักข่าวเอเอฟพีรายงานว่า จะเป็นเช่นนั้นอีกต่อไปไม่ได้แล้ว เพราะประมาณการณ์ว่า ในช่วงต้นปี 2015 วิศวกรที่ยังใช้งานซิลิกอนหรือวัสดุอื่นๆ ที่ใช้ก่อนหน้านี้จะเผชิญกับข้อจำกัดของการย่อส่วน เมื่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากต้องอัดแน่นอยู่ในพื้นที่เล็กๆ ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นและส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลง

โครงสร้างผลึกคาร์บอนที่เห็นได้จากกล้องจุลทรรศน์ (Scientific American)


       
       อย่างไรก็ดี วัสดุใหม่อย่าง “กราฟีน” (graphene) เป็นวัสดุแห่งความหวังที่จะแก้ปัญหาดังกล่าวได้ และส่งผลให้ อังเดร ไกม์ (Andre Geim) วัย 51 ปี และ คอนสแตนติน โนโวเซลอฟ (Konstantin Novoselov) วัย 36 ปี 2 นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ (University of Manchester) อังกฤษ ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2010
       
       กราฟีนเป็นนวัตกรรมจากการจัดเรียงโครงสร้างคาร์บอน ซึ่งประกอบไปด้วยอะตอมชั้นเดียวที่จัดเรียงโครงสร้างแลตติซ (lattice) คล้ายรังผึ้ง แต่ถึงแม้วัสดุที่ใช้มีองคืประกอบเคมีอย่างพื้นๆ แต่แสดงออกถึงความแข็งแรง การนำไฟฟ้าและการกระจายความร้อนและได้อย่างโดดเด่น จึงทำให้วัสดุชนิดใหม่นี้เป็นผู้เช้าชิงอันโดดเด่นที่จะแทนที่ชิปสารกึ่งตัวนำหรือชิปเซมิคอนดัคเตอร์ อีกทั้งยังอธิบายได้ว่าเหตุใดบริษัทผลิตชิปยักษ์ใหญ่อย่างไอบีเอ็มและอินเทลจึงลงทุนมโหฬารในวัสดุชนิดนี้ ซึ่งปัจจุบันยังเป็นแค่ผลึกบาง

โครงสร้างระดับอะตอมของกราฟีน (เอเอฟพี)


       
       “เพชรอาจเป็นเพื่อนที่ดีที่สุดของผู้หญิง แต่สำหรับกราฟีนนั้นให้วิธีใหม่ในการใส่อิเล็กตรอนเข้าไปในคาร์บอนได้อย่างคาดไม่ถึง” มาร์แชล สโตนแฮม (Marshall Stoneham) ผู้อำนวยการสถาบันฟิสิกส์ในลอนดอน (Institute of Physics in London) ให้ความเห็น
       
       ตามทฤษฎีแล้วทรานซิสเตอร์จากกราฟีนนั้น มีความเร็วมากกว่าทรานซิสเตอร์จากซิลิกอนสูงมาก อีกทั้งยังรับกับอุณหภูมิที่สูงกว่าได้ดีกว่าด้วย นอกจากนี้กราฟีนซึ่งโปร่งแสงจนเกือบจะใสแจ๋วนั้น ยังเหมาะที่จะนำไปทำหน้าจอสัมผัส แผงไฟส่องสว่างและอาจรวมถึงเซลล์แสงอาทิตย์ได้ และหากรวมเข้ากับพลาสติกแล้วโครงสร้างผลึกคาร์บอนของกราฟีนจะทำให้ได้วัสดุที่แข็งแรงและทนความร้อน ซึ่งสามารถนำวัสดุประเภทนี้ไปใช้กับดาวเทียม เครื่องบินหรือรถยนต์ทรงสมรรถนะได้ในอนาคต
       
       “กราฟีนเป็นที่รู้จักในฐานะวัสดุมหัศจรรย์ ไม่เพียงแค่เป็นวัสดุที่บางที่สุดในจักรวาล แต่ยังแข็งแรงที่สุดเท่าที่เคยวัดได้ มันรองรับกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าทองแดงหลายล้านเท่า” ไกม์ นักฟิสิกส์ที่เพิ่งได้รับรางวัลโนเบลหมาดๆ กล่าว และอธิบายถึงการทดลองปรากฏการณ์ระดับควอนตัมของวัสดุชนิดนี้ซึ่งยังได้ผลออกไม่ครบ โดยปีที่แล้วเขายังได้รับรางวัลอันทรงเกียรติจากราชบัณฑิตแห่งอังกฤษอีกด้วย
       
       ทั้งนี้ ทฤษฎีเกี่ยวกับกราฟีนเริ่มขึ้นเมื่อปี 1947 แต่เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักฟิสิกส์ทั้งหลายคิดว่า วัสดุชนิดนี้ไม่สามารถอยู่ได้เดี่ยวๆ เนื่องจากแผ่นผลึกบางนี้รวมตัวกันอย่างไม่เสถียร หากแต่เมื่อปี 2004ไกม์และโนโวเซลอฟได้แสดงให้เห็นความฉลาดและเทคโนโลยีราคาถูกที่ทำได้จริง โดยมีความพยายามในการใช้เทปกาวธรรมดาๆ ดึงผลึกจากชิ้นกราไฟต์ ซึ่งเป็นรูปแบบของคาร์บอนที่พบได้ในไส้ดินสอ
       
       ตอนนี้กราฟีนยังเป็นได้เพียงวัสดุในห้องทดลอง ซึ่งผลิตได้เป็นเพียงผลึกที่เล็กยิ่งกว่าเศษเสี้ยวของมิลลิเมตร จึงเล็กเกินกว่าที่จะนำไปใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แต่เมื่อเดือน ม.ค.ที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ยุโรปได้สาธิตให้เห็นว่าจะผลผลึกกราฟีน 1 ชั้นบนวัสดุชนิดอื่นที่อยู่บนซิลิกอนคาร์ไบด์ (silicon carbide) อีกชั้นหหนึ่งได้


Views: 1975

ความคิดเห็นแรก

Only registered users can write comments.
Please login or register.

Powered by AkoComment Tweaked Special Edition v.1.4.6
AkoComment © Copyright 2004 by Arthur Konze - www.mamboportal.com
All right reserved

< ก่อนหน้า   ถัดไป >
ขณะนี้มี 18 บุคคลทั่วไป ออนไลน์
สถิติผู้เยี่ยมชม
ผู้เยี่ยมชม: 10166660  คน
หนังสืออิเล็กทรอนิกส์
ฟิสิกส์ 1 (ภาคกลศาสตร์)
ฟิสิกส์ 1 (ความร้อน)
ฟิสิกส์ 2
กลศาสตร์เวกเตอร์
โลหะวิทยาฟิสิกส์
เอกสารคำสอนฟิสิกส์ 1
ฟิสิกส์ 2 (บรรยาย)
ฟิสิกส์พิศวง
สอนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
ทดสอบออนไลน์
วีดีโอการเรียนการสอน
แผ่นใสการเรียนการสอน
เอกสารการสอน PDF
หน้าแรกในอดีต

ทั่วไป
การทดลองเสมือน
บทความพิเศษ
ตารางธาตุ(ไทย1)
พจนานุกรมฟิสิกส์
ลับสมองกับปัญหาฟิสิกส์
ธรรมชาติมหัศจรรย์
สูตรพื้นฐานฟิสิกส์
การทดลองมหัศจรรย์
กิจกรรมการทดลองทางวิทยาศาสตร์

บททดสอบ
แบบฝึกหัดกลาง
แบบฝึกหัดโลหะวิทยา
แบบทดสอบ
ความรู้รอบตัวทั่วไป
อะไรเอ่ย ?
ทดสอบ(เกมเศรษฐี)
คดีปริศนา
ข้อสอบเอนทรานซ์
เฉลยกลศาสตร์เวกเตอร์
แบบฝึกหัดออนไลน์

สรรหามาฝาก
คำศัพท์ประจำสัปดาห์
ความรู้รอบตัว
การประดิษฐ์แของโลก
ผู้ได้รับโนเบลสาขาฟิสิกส์
นักวิทยาศาสตร์เทศ
นักวิทยาศาสตร์ไทย
ดาราศาสตร์พิศวง
สุดยอดสิ่งประดิษฐ์
การทำงานของอุปกรณ์ทางฟิสิกส์
การทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ

การเรียนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
การวัด
เวกเตอร์
การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ
การเคลื่อนที่บนระนาบ
กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
การประยุกต์กฎของนิวตัน
งานและพลังงาน
การดลและโมเมนตัม
การหมุน
สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
การเคลื่อนที่แบบคาบ
ความยืดหยุ่น
กลศาสตร์ของไหล
กลไกการถ่ายโอนความร้อน
เทอร์โมไดนามิก
คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
คลื่น
การสั่น และคลื่นเสียง
ไฟฟ้าสถิต
สนามไฟฟ้า
ความกว้างของสายฟ้า
ตัวเก็บประจุ
ศักย์ไฟฟ้า
กระแสไฟฟ้า
สนามแม่เหล็ก
การเหนี่ยวนำ
ไฟฟ้ากระแสสลับ
ทรานซิสเตอร์
สนามแม่เหล็กไฟฟ้า
แสงและการมองเห็น
ทฤษฎีสัมพัทธภาพ
กลศาสตร์ควอนตัม
โครงสร้างของอะตอม
นิวเคลียร์

สมัครสมาชิก
เพื่อรับเอกสารเพิ่ม!