Premiär för svensk kol-radio nästa år

Presentation

Johan Liu, professor på institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap (MC2) vid Chalmers. Foto: Patrik Bergenstav
Johan Liu, professor på institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap (MC2) vid Chalmers. Foto: Patrik Bergenstav
Framtidens elektroniksystem baseras på – kol! Forskare på Chalmers i Göteborg ska 2019 ha ett demonstrationsexemplar framme: En radio med elektronik av kolnanorör och supermaterialet grafen!

– Vi är övertygade om att vi ska få fram en fullständig demonstrator som fungerar, förhoppningsvis våren 2019, säger Johan Liu, professor på institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap (MC2) vid Chalmers tekniska högskola.
Idag baseras det mesta av vår elektronik på kisel. Men inom 10-15 år väntas den teknologin nå sitt tak. Då går det inte längre att göra transistorer och mikrochip av kisel mindre och mindre, snabbare och snabbare.
I fyra år har professor Johan Liu och ett forskarteam under hans ledning forskat kring frågan om hur nya kolstrukturer, ihop med substrat av halvledaren galliumnitrid, kan ersätta kiseln i framtidens elektronik.

Kyler bättre än koppar
– Det finns ju andra alternativ, man talar till exempel om kvantdatorer eller biologiska system inom elektroniken. Men vi tror att det finns en väldigt stor potential i grafen och kolnanorör, säger Johan Liu.
– De kanske inte kan ersätta all kisel direkt, men i väldigt många applikationer, särskilt i datorer. Hittills ser det bra ut.
Under projektets gång har forskargruppen på cirka 20 personer utvecklat flera nya teknologier och gjort spännande fynd i jakten på nya komponenter och byggsätt kring de nya materialen.
– Vi har till exempel kunnat påvisa att grafen har helt fantastiska prestanda i att kyla elektroniken. Grafen är cirka åtta gånger bättre än koppar, det är rekord!

Mycket små grejer
– Målet är att de nya materialen ska vara bättre och effektivare i det mesta; signalöverföring, värmebortledning och miniatyrisering – det här är ju väldigt små grejer, säger Johan Liu.
Den nedersta gränsen för vad som går att bygga med kisel anses vara cirka 5 nanometer (= 0,000000005 meter).
– Grafen och kolnanorör erbjuder mycket mindre dimensioner. Vi hoppas kunna komma ner i kanske 1 nanometer, säger Johan Liu.
Projektet siktar på all slags elektronik – bilar, kameror, datorer – men har en särskild vinkel på Sveriges framskjutna position inom mobil kommunikation, tack vare bland andra Ericsson, och fokuserar därför främst på höghastighetselektronik.
– Mobila, snabba kommunikationer är så strategiskt viktiga för Sverige. Om vi ska vara framgångsrika på det området även i framtiden, måste vi hänga med i utvecklingen, säger Johan Liu.

Chalmers – Kolbaserat höghastighets elektroniksystem
Projektet forskar om framtidens högpresterande elektroniksystem, baserat på galliumnitridsubstrat och kolnanomaterial (grafen och kolnanorör), som nyckelfaktor för integration i framtida elektroniksystem bortom CMOS.
Stiftelsen för Strategisk forskning (SSF) finansierar Chalmers deltagande under 2014–2019 med 32 miljoner kronor.
Grafen består av ett enda lager kolatomer i ett hönsnätsmönster. Grafen är starkare än stål men samtidigt lätt, böjbart och har mycket god elektrisk ledningsförmåga.
Chalmers tillverkar sin grafen själva, av råvaran grafit och genom kemisk ångdeponering. Upptäckten av grafen belönades med Nobelpriset i fysik år 2010.

Chalmers tekniska högskola
Kemivägen 9, MC2-huset

Kontakt: Johan Liu
Tel: 031-772 3067
E-post: johan.liu@chalmers.se
research.chalmers.se/project/6040

Publicerad: 26 juni, 2018