پژوهشگران بریتانیایی با دستکاری ساختار گرافن و معماری جدیدی در طراحی ادوات محاسباتی نشان دادند که می‌توان از گرافن در یک دستگاه واحد هم به عنوان حافظه و هم مدار منطقی استفاده کرد.
آیا گرافن می تواند به عنوان یک ماده واحد برای حافظه و مدار منطقی عمل کند؟
به تازگی مقاله‌ای با عنوان double-gated graphene devices enable precise and robust control of proton transport and hydrogenation در نشریه Nature منتشر شده است که در آن محققان روی پتانسیل‌های الکتروشیمیایی گرافن تحقیق کردند تا از آن به عنوان حافظه و مدار منطقی استفاده نمایند. با ساندویچ کردن گرافن بین الکترولیت‌ها و اعمال ولتاژ خاصی به آن، محققان دانشگاه منچستر موفق به ارائه دستاوردهای جالب توجهی شدند که در آن مسیرهای مستقلی برای پروتون و الکترون ایجاد می‌شود تا این حاملین بار از داخل گرافن حرکت کنند.
محققان گزارش می‌دهند که این پیشرفت به آن‌ها امکان می‌دهد هدایت الکتریکی گرافن را کنترل کنند و آن را بین حالت‌های رسانا و عایق، مشابه حافظه کامپیوترها جابجا کنند. دانشمندان می‌گویند که آن‌ها دقیقاً می‌توانند جریان پروتون‌ها را از طریق مواد کنترل کنند و عملیات منطقی را مانند یک پردازنده رایانه امکان‌پذیر کنند.
این عملکرد دوگانه به دلیل ظرفیت پروتون‌ها در نفوذ به گرافن و چسبیدن به الکترون به دست می‌آید. محققان با تنظیم دقیق ولتاژهای اعمال شده بر روی دستگاه، می‌توانند به طور مستقل جریان پروتون‌ها و الکترون‌ها را کنترل کنند.
میدان الکتریکی (E) و چگالی حاملین بار (N) در گرافن را می‌توان به طور مستقل با دستکاری ولتاژ دروازه بالا (Vt) و پایین (Vb) کنترل کرد. دراین شرایط میدان الکتریکی متناسب با تفاوت بین ولتاژهای دروازه است ، در حالی که چگالی حامل بار متناسب با اندازه آن‌ها است.
این کنترل مستقل به محققان این امکان را می‌دهد تا حمل و نقل پروتون (که توسط E مدیریت می شود) و هیدروژناسیون (که توسط N مدیریت می شود) را به طور جداگانه دستکاری کنند تا حافظه دوگانه و عملکرد مدار منطقی را در گرافن امکان‌پذیر نمایند. با استفاده از ترکیب ولتاژ مناسب، آن‌ها می‌توانند گرافن را بین حالت‌های رسانا و عایق برای عملیات حافظه تنظیم کنند.
کاربردهای بالقوه این فناوری می‌تواند قابل توجه باشد زیرا کارکردهای مختلفی را روی یک دستگاه واحد امکان‌پذیر می‌نماید. با این کار مصرف انرژی کاهش یافته و عملکرد کل دستگاه بهبود می‌یابد. این یافته می‌تواند از توسعه دستگاه‌های محاسباتی قدرتمندتر و کارآمدتر پشتیبانی کند.
