Carbon Nanoribbons Membuat Chip Komputer Lebih Kecil dan Cepat
Graphene Nanoribbon (GNR) adalah kepingan kecil dari sebuah graphene yang dalam Bahasa Indonesia disebut grafena yang merupakan salah satu alotrop karbon yang berbentuk lembaran tipis yang dikemas dalam bentuk hexagonal menyerupai sarang lebah. (baca lebih lengkap tentang grafena pada artikel: Apa itu Graphene?).
[/spoiler]
Spoiler for open this:
Spoiler for open this:
for image 1:
GNR pertama kali diperkenalkan sebagai suatu model teori oleh Mitsutaka Fujita dan dan rekan-rakannya untuk menguji efek tepi dan efek luas pada grafe.
Secara garis besar keadaan elektronik mereka tergantung pada struktur tepi yaitu berbentuk armchair atau zigzag. Perhitungan berdasarkan pada kekuatan ikatan memprediksi bahwa GNR zigzag selalu bersifat logam sementara GNR armchair dapat berupa logam maupun semikonduktor, tergantung pada lebarnya. Namun, dengan perhitungan Discrete Fourier Fransform (DFT) baru-baru ini menunjukkan bahwa GNR armchair merupakan semikonduktor dengan gap atau celah energi yang berbanding terbalik dengan luas GNR.
Spoiler for open this:
Spoiler for open this:
for image 2:
Graphen Nanoribbon dengan berorientasi pada tepi yang terkontrol telah dibuat dengan cara litografi Scanning Tunneling Microscope (STM). Dilaporkan bahwa dihasilkan suatu celah energi hingga 0.5 eV dalam nanoribbon armchair selebar 2,5 nm.
GNR memiliki sifat semikonduktif dan memungkinkan untuk menjadi alternatif pengganti semikonduktor silikon, yang diharapkan mampu menghasilkan chip komputer dengan clock sekitar 1 THz.
Ahli kimia Stanford telah mengembangkan cara baru dalam membuat transistor dari carbon nanoribons. Sebuah perangkat yang nantinya bisa diintegrasikan ke dalam chip komputer dengan performa tinggi untuk meningkatkan kecepatan dan menghasilkan sedikit panas, dimana panas ini yang sering terjadi dan merusak chip berbasis silikon saat ini ketika transistor dikemas bersama dengan kuat.
Untuk pertama kalinya, tim peneliti yang dipimpin oleh Hongjie Dai, J.G. Jackson dan C.J. Wood seorang profesor kimia, telah membuat transistor yang disebut "Field-Effect Transistor (FET)" --komponen penting pada chip komputer-- dengan grafena yang dapat beroperasi pada suhu ruang. Transistor grafena lain dibuat dengan nanoribbons yang lebih luas seperti lapisan tipis yang lebar dan menghasilkan lebih sedikit temperatur pada saat bekerja.
"Untuk trasnsistor grafena, demonstrasi FET sebelumnya dilakukan pada suhu helium cair, yaitu sebesar 4 Kelvin [-452 Fahrenheit],"kata Dai, pimpinan penyidik. Kelompok Dai berhasil dalam membuat GNR dengan lebar kurang dari 10 nanometer, yang memungkinkan untuk beroperasi pada suhu yang lebih tinggi.
"Orang-orang belum mampu membuat GNR yang cukup tipis untuk memungkinkan transistor bekerja pada suhu yang lebih tinggi hingga sekarang," ucap Dai. Menggunakan proses kimia yang dikembangkan oleh kelompoknya dan telah dijelaskan dalam paper pada 29 Februari 2011 edisi sains, para peneliti telah membuat nanoribons, dibelah 50.000 kali lebih tipis dari rambut manusia, yang lebih halus dan lebih tipis dari nonoribbons yang dibuat melalui teknik lain.
Field-Effect Transistor (FET) adalah elemen kunci sebuah chip komputer, bertindak sebagai pembawa data dari satu tempat ke tempat yang lain. Terdiri dari saluran semikonduktor berlapis diantara dua logam elektroda. Berada pada suatu medan listrik, plat logam yang bermuatan dapat menarik muatan positif dan negatif masuk dan keluar dari semikonduktor.
Spoiler for open this:
Spoiler for open this:
for image3:
Hal ini memungkinkan arus listrik untuk bisa dihentikan ataupun dilewatkan, pada gilirannya digunakan untuk mengendalikan suatu perangkat menjadi "ON" atau "OFF", sehingga dapat mengatur aliran data.
Para peneliti memprediksi bahwa chip silikon akan mencapai titik penyusutan maksimum pada dekade berikutnya. Hal ini telah mendorong untuk mencari bahan baru untuk menggantikan silikon sebagai transistor yang mengalami penyusutan sesuai dengan Hukum Moore yang memprediksi bahwa jumlah transistor pada sebuah chip akan menjadi dua kali lipat setiap dua tahunnya. Dan grafena adalah salah satu materi yang dipertimbangkan untuk hal ini.
David Goldhaber-Gordon, seorang asisten profesor fisika dari Stanford, mengusulkan bahwa grafena bisa untuk penambah, tetapi tidak bisa mengganti silikon sepenuhnya, membantu memenuhi kebutuhan akan transistor yang semakin kecil untuk proses yang lebih cepat. "Orang-orang membutuhkan bukti bukan janji, ini adalah suatu eksplorasi, dan kami akan sangat bangga jika berhasil," kata beliau.
Dai mengatakan grafena dapat menjadi bahan yang sangat berguna bagi masa depan dunia elektronik, tetapi tidak berfikir untuk menggantikan silikon untuk waktu dekat ini. "Saya lebih baik berkata ini adalah suatu motivasi yang tepat dan bukan ajang untuk membuktikan janji," jelas Dai.
Meskipun para peneliti, termasuk kelompoknya sendiri, telah menunjukkan bahwa carbon-nanotubes (CNT) mengalahkan silikon dengan telak dalam dua faktor, namun masalahnya adalah tabung-tabung dengan diameter 1 nanometer ini tidak semuanya merupakan semikonduktor, jelas Dai. "Tergantung dari struktur mereka, sebagian dari CNT terbentuk sebagai logam, dan beberapa lagi merupakan semikonduktor," kata Dai. "nanotube logam tidak akan pernah bisa menghasilkan keadaan 'OFF' dan tidak bisa bertindak sebagai pengontrol sebuah perangkat, itulah masalahnya".
Di sisi lain, tim Dai mendemonstrasikan bahwa semua graphene nanoribbons (GNR) tipis yang mereka buat dengan teknik kimia mereka adalah semikonduktor. "Inilah mengapa struktur pada ukuran atom --dalam kasus ini, luas dan tepi-- yang menjadi masalah," ucapnya.
27th May 2012
Carbon Nanoribbons Membuat Chip Komputer Lebih Kecil dan Cepat
