“Grafeen kan computers 1000 x sneller maken”

Ryan Gelfand werkt aan snelle grafeentransistoren

Ryan Gelfand: —duizend keer sneller en honderd keer efficiënter… (afb: univ. van Midden-Florida)

Grappig. Al jaren wordt voorspeld dat de nog steeds voortvliedende ontwikkeling van het rekentuig tegen grenzen zal aanlopen van natuurkundige wetten (nee, niet de ‘wet’ van Moore). Er lijkt inderdaad enige stagnatie in de kloksnelheden van processoren te zien. Sinds een aantal jaren kennen we het ‘wondermateriaal’ grafeen. Onderzoekers durven de voorspelling aan dat grafeentransistors de computer duizend keer sneller zullen maken met honderd keer zo weinig energie en nog meer moois. Lees verder

Koolstofnanobuisjes verslaan silicium (voor het eerst)

Veldeffecttransistor van koolstofnanobuisjes

Een knb-transistor op een siliciumoxide/silicium-ondergrond . D en S zijn de elektroden. (afb: Science Advances)

Koolstofnanobuisjes (knb), de geschiedenis herhaalt zich keer op keer, hebben een grootse toekomst voor de boeg, maar nu nog even niet. De buisjes, die er een beetje uitzien als opgerold prikkeldraad (maar dan op nanoafmetingen), zouden vooral in de elektronica opzienbarende dingen kunnen doen, maar dat lukte maar steeds niet. Tot nu toe. Voor het eerst zouden transistoren gemaakt  van koolstofnanobuisjes hun hun siliciumconcurrenten op elektronische eigenschappen hebben verslagen. Lees verder

Optische processor dichter bij toepassing (?)

lichtmanipulatie met siliciumbolletjes

Blauw is laserpuls (geen 100 fs, lijkt me). Bij de eerste rode stip wordt een deel van het invallende licht teruggekaatst (linker’wereldbol’), bij de tweede gaat het invallende licht geheel rechtdoor (rechter bol) (afb: MIPT)

Computers werken met elektronen. Die zijn rap, maar in vergelijking met (licht)deeltjes tergend traag. Er wordt al tijden gewerkt aan, onderdelen van lichtcomputers, maar vooralsnog is die nog nergens gerealiseerd. Mogelijk dat een Russische vinding de optische computer een stuk dichterbij brengt. Met nanodeeltjes van silicium die licht manipuleren zou een optische processor gebouwd kunnen worden.
Lees verder

Grotere energiedichtheid in Li-batterijen met siliciumpolen

Lithiumionbatterij

In een lithiumionbatterij doe ‘pendelende’ lithiumionen het werk

Ik zeg het nog maar eens, maar iedereen weet dat, hoop ik wel: lithiumionbatterijen zijn momenteel de standaard-energievoorzieners in allerlei mobiele toepassingen, maar aan li-batterijen valt nog een hoop te verbeteren. Grote ‘steen des aanstoots’  en zwak punt zijn de koolstofstofelektroden (-polen). Door constante krimp en uitzetting tijdens het laden en ontladen beperken die grafietelektroden de levensduur aanzienlijk. Er wordt al lang gewerkt aan alternatieve materialen voor de polen, maar dé oplossing schijnt nog steeds niet gevonden te zijn. Nu beweren onderzoekers rond Zhongwei Chen van de universiteit van Waterloo (Can) dat ze een goedkope lithiumionbatterij kunnen maken met siliciumanodes met een 40 tot 60% hogere energiedichtheid en een langere levensduur. Lees verder

Grafeen vormt team met silicium en perovskiet in zonnecellen

Zonnecel silicium/perovskiet

De opbouw van de ‘dubbelcel’ (perovskiet/silicium). Het perovskiet schijnt de zwarte laag te zijn (afb: F. Lang HZB)

Onderzoekers van het Helmholtz-centrum in Berlijn hebben een proces ontwikkeld om de kwetsbare perovskietlagen te bedekken met grafeen als contactmateriaal. In combinatie met silicium zou deze meerlaagse zonnecel een groter deel van het zonnespectrum omzetten in elektrische energie. Lees verder

DNA lijkt opslagmedium voor lange tijd

Fossiele botten

Uit botten die honderdduizenden jaren oud zijn valt nog DNA te pulken

Eeuwen hebben we het met informatie op papier gedaan en dat ging eigenlijk best aardig. Het probleem daarbij is alleen dat je er lastig dingen in kunt opzoeken. De digitale revolutie brengt daarin uitkomst, maar is meteen ook een bedreiging. Al je bestanden of programmaatjes die je ooit op een diskette had staan, waar zijn die nu? Bij de opslag van grote hoeveelheden gegevens, vliegen we ook van de ene techniek naar de volgende. Onderzoekers van de ETH in Zürich, Zwitserland, denken in met silicium omhulde DNA een tijdbestendige opslagvorm te hebben. O ja?
Lees verder

Je printplaatje blijkt oplosbaar

Oplosbare elektronica

Oplosbare elektronica

Er zijn oplosbare siliciumplaten en -sensoren ontwikkeld door onderzoekers van de universiteit van Illinois. Dan moet ik meteen denken aan de speurtocht naar afbreekbare kunststoffen. Net zo vreemd. Dan heb je een duurzaam materiaal en dan wil je dat het wordt afgebroken. Ik zou zeggen: maak geen wegwerpproducten. Maar goed, die oplosbare elektronische circuits leken me bijzonder. Waarom wil iemand dat soort dingen oplosbaar maken. We gaan op onderzoek. Ah, ik zie het al: medische toepassingen, zogeheten elektroceutica. De implantaten verdwijnen zonder kwalijke stoffen achter te laten na gedane arbeid. Leuk idee? De onderzoekers gaan er in ieder geval mee op een beurs staan in november.
Lees verder

Lithiumelektrode verdrievoudigt capaciteit Li-batterij

Lithium-anode

Een met koolstof bedekte elektrode van lithium moet li-batterijen met hoge capaciteit opleveren (onder. Die truc is al eerder geprobeerd, maar dat mislukte (bovenste reeks).


Er wordt een hoop onderzoek gedaan naar het verbeteren van lithiumbatterijen. Dat onderzoek gaat vooral de richting op van het verbeteren van de elektroden van de li-batterijen door die, plat gezegd, poreus te maken. De favoriete elektrode (anode) is van silicium, maar de elektroden in een lithiumbatterijen dijen uit en krimpen in naar gelang het lithium die elektrode verlaat of opzoekt bij de laad/ontlaadcycli. Dat beperkt de levensduur van de batterijen en is ook nog eens onvoordelig voor de capaciteit van de lithium-batterijen. Een anode van lithium zou helemaal top zijn, maar dat is in de praktijk nogal lastig. Het lijkt er op dat onderzoekers van de Stanford-universiteit dat voor elkaar hebben gekregen. Daarmee zou de capaciteit van lithiumbatterijen minstens verdrievoudigen. Na 150 laad/ontlaadcycli heeft die batterij nog 99% over van zijn oorspronkelijke capaciteit. Nog niet helemaal de 99,9% die die zou moeten hebben. Lees verder

Zelforganisatie gebruikt om microcomponenten te bouwen

Zelforganiserende siliciummikrokubussen

Een kubusje samengevouwen door een waterdruppel

Zelforganisatie is een van de fenomenen waar levende systemen gebruik van maken, maar die eigenschap zou ook handig zijn bij het ‘bouwen’ van nanokleine figuurtjes voor, bijvoorbeeld, de elektronica of voor gerichte medicijnafgifte. Onderzoekers van de universiteit Twente hebben een truc bedacht om met behulp van water ‘bouwplaten’ van ruimtelijke figuren zichzelf te laten opbouwen tot 3d-figuurtjes zoals kubussen of piramides, zij het op mikroschaal. Lees verder

Een kwantumcircuit is zo eenvoudig nog niet

Kwantumchip

De chip van de toekomst?

Britse, Nederlandse  (TU Delft) en Japanse onderzoekers hebben in een gezamenlijk project een functioneren-de, redelijk ingewikkelde kwantum-schakeling gemaakt van silicium, waarmee zowel fotonen zijn te genereren als (dat onbegrijpelijke fenomeen) verstrengeling mogelijk is. De schakeling bestaat uit twee fotonenbronnen op een silciumchip die kwantummechanisch met elkaar wisselwerken. Volgens de onderzoekers kan het kwantumdinkske gebruikt worden voor de verwerking van informatie en voor moeilijke kwantumoptische experimenten.
Lees verder