Ähnlich wie Graphen ist MXenes ein zweidimensionales Metallkarbidmaterial, das aus Schichten aus Titan-, Aluminium- und Kohlenstoffatomen besteht, von denen jede ihre eigene stabile Struktur hat und sich leicht zwischen den Schichten bewegen kann. Im März 2021 führten die Missouri State University of Science and Technology und das Argonne National Laboratory Untersuchungen zu MXenes-Materialien durch und stellten fest, dass die Verschleißschutz- und Schmiereigenschaften dieses Materials in extremen Umgebungen besser sind als bei herkömmlichen Schmiermitteln auf Ölbasis und als solche verwendet werden können „Super Lubricant“ zur Reduzierung des Verschleißes zukünftiger Sonden wie Perseverance.
Die Forscher simulierten die Weltraumumgebung und Reibungstests des Materials ergaben, dass der Reibungskoeffizient der MXene-Grenzfläche zwischen der Stahlkugel und der im „überschmierten Zustand“ gebildeten Silica-beschichteten Scheibe nur 0,0067 bis 0,0017 betrug. Bessere Ergebnisse wurden erzielt, wenn Graphen zu MXene hinzugefügt wurde. Der Zusatz von Graphen kann die Reibung weiter um 37,3 % und den Verschleiß um den Faktor 2 reduzieren, ohne die Superschmierungseigenschaften von MXene zu beeinträchtigen. MXenes-Materialien eignen sich gut für Umgebungen mit hohen Temperaturen und eröffnen neue Möglichkeiten für den zukünftigen Einsatz von Schmierstoffen in extremen Umgebungen.
Der Entwicklungsfortschritt des ersten 2-nm-Prozesschips in den USA wurde bekannt gegeben
Eine ständige Herausforderung in der Halbleiterindustrie besteht darin, gleichzeitig kleinere, schnellere, leistungsfähigere und energieeffizientere Mikrochips herzustellen. Die meisten Computerchips, die heute Geräte antreiben, verwenden 10- oder 7-Nanometer-Prozesstechnologie, wobei einige Hersteller 5-Nanometer-Chips herstellen.
Im Mai 2021 gab die IBM Corporation of the United States den Entwicklungsfortschritt des weltweit ersten 2-nm-Prozesschips bekannt. Der Chip-Transistor verfügt über ein dreischichtiges Nanometer-Gate-Allround-Design (GAA) und verwendet die fortschrittlichste Lithographietechnologie für extremes Ultraviolett, um die Mindestgröße zu definieren. Die Transistor-Gate-Länge beträgt 12 Nanometer und die Integrationsdichte wird 333 Millionen pro Quadratmillimeter erreichen. und 50 Milliarden können integriert werden.
Die Transistoren sind auf einer Fläche von der Größe eines Fingernagels integriert. Im Vergleich zum 7-nm-Chip soll der 2-nm-Prozesschip die Leistung um 45 % verbessern, den Energieverbrauch um 75 % senken, die Akkulaufzeit von Mobiltelefonen um das Vierfache verlängern und das Mobiltelefon vier Tage lang ununterbrochen nutzen können mit nur einer Ladung.
Darüber hinaus kann der neue Prozesschip auch die Leistung von Notebook-Computern erheblich verbessern, einschließlich der Verbesserung der Anwendungsverarbeitungsleistung von Notebook-Computern und der Geschwindigkeit des Internetzugangs. In selbstfahrenden Autos können 2-nm-Prozesschips die Objekterkennungsfähigkeiten verbessern und Reaktionszeiten verkürzen, was die Entwicklung des Halbleiterbereichs erheblich vorantreiben und die Legende des Mooreschen Gesetzes fortführen wird. IBM plant die Massenproduktion von 2-nm-Prozesschips im Jahr 2027.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 01.08.2022