Группа исследователей под руководством Рональда Коэна (Ronald Cohen) и Рассела Хемли (Russell Hemley) считает, что при высоких давлениях кристаллы титаната свинца обладают ярко выраженными пьезоэлектрическими свойствами, а пьезоэлектрический отклик оказывается выше, чем у любого из известных материалов. Для подтверждения теоретических расчетов ученые подвергали измельченные частицы титаната свинца воздействию алмазных прессов и исследовали изменения кристаллической структуры. Для этого использовался высокоэнергетичный рентгеновский излучатель Advanced Photon Source, который на время был позаимствован у Аргоннской национальной лаборатории. В результате опыта и численных расчетов были определены пьезоэлектрические свойства чистых кристаллов титаната свинца при разных давлениях. Ожидается, что результаты приведут к созданию недорогих высокоэффективных пьезоэлектриков.
Исследовательская группа под руководством профессора биохимии университета Висконсин-Мэдисон Майкла Суссмана (Michael Sussman) и Вирджинии Армбруст (Virginia Armbrust) из Вашингтонского университета предлагает для производства комплектующих использовать диатомовые водоросли. Особенность их клеток заключается в поверхностном наличии диоксида кремния. Чтобы использовать диатомей в своих целях ученые обнаружили 75 генов, которые непосредственно участвуют в процессе отложения диоксида кремния. В настоящее время исследователи учатся манипулировать работой генов для управления указанным процессом. Отмечается, что такой подход позволит производить чипы с меньшим размером, чем позволяют нынешние производственные мощности.
Исследователи Массачусетского технологического института и специалисты компании Texas Instruments разработали прототип компьютерного чипа, который потребляет в 10 раз меньше энергии. Ученые разработали способ, который позволяет чипу использовать напряжение питания 0,3 В (вместо 1 В, наиболее часто используемого сейчас). В связи с этим инженерам пришлось разработать конвертор постоянного тока для корректного взаимодействия с прочими компонентами. Среди недостатков чипов такого типа называют необходимость высокой точности производства при отсутствии отклонений технологического процесса и высокие требования к качеству используемых материалов.
Ученые Иллинойского университета разработали технологию для получения отдельных нанопроводов практически неограниченной длины. Группа исследователей под руководством профессора Мин-Фенг Ю (Min-Feng Yu) соединила стеклянную пипетку с диаметром выходного отверстия 100 нм и резервуар, который содержит раствор для изготовления нановолокон. Раствор после выхода из пипетки быстро высыхает и затвердевает. В качестве подтверждения работоспособности технологии ученые показывают отдельные нановолокна диаметром 25 нм и длиной 20 мкм, а также нановолокна диаметром 100 нм и длиной 16 мм. Отмечается, что длина ограничивалась только диапазоном перемещений прибора для управления микропипеткой. Получение более длинных нанопроводов потребовало создание катушки миллиметрового диаметра. С ее помощью удалось получить провода диаметром 850 нм и длиной 40 см. Считается, что такая технология является более экономичной по отношению к существующим аналогам и позволяет получать нановолокна из различных материалов.
Группа ученых из Сеульского национального университета и университета Санкъюнкван (Sungkyunkwan) предлагает технологию упорядочивания и выравнивания нанотрубок в производственных масштабах. Чтобы воспользоваться их разработкой, инженерам необходимо изготовить водный раствор, содержащий нанотрубки, и пропустить его через наноканалы. Утверждается, что под воздействием капиллярных сил произойдет выранивание нанотрубок. Следует учитывать, что главную роль в этом процессе играют механические и поверхностные свойства полимерного материала наноканалов. Руководитель группы исследователей Кап Су (Kahp Suh) отмечает, что необходимой комбинацией свойств обладает диакрилат полиэтиленгликоля. В частности, он отрицательно заряжен, что обеспечивает постоянный контакт с подложкой, и обладает гидрофильными свойствами. Последний фактор позволяет исключить дополнительную прокачку.
Группа ученых во главе с профессором То-Минг Лу (Toh-Ming Lu) из Политехнического института Ренслеера и компании Polyset Company разработала быстрозастывающий полимер, который получил название полисетный эпоксидный силоксан (polyset epoxy siloxane - PES). В настоящее время в процессе фотолитографии на кремниевую подложку наносится тонкая полимерная пленка для создания слоя перераспределения. Последний способствует распространению сигнала и защищает микросхему от воздействия внешних факторов. Именно для создания слоя перераспределения ученые предлагают использовать PES. Среди прочих применений указана технология нанопечати. Материал отвердевает при температуре 165°C, что на 35 % ниже, чем у ныне используемых материалов. Также PES обладает низким водопоглощением и высокой адгезией к меди. Считается, что эти факторы в совокупности позволят значительно удешевить и повысить эффективность производства.
Химики из университета Уоллонгонга (University of Wollongong) разработали методику недорого производства графена - углеродных листов толщиной в один атом. Для повторения опыта (по методике группы ученых во главе с профессором Гордоном Уоллесом (Gordon Wallace)) достаточно использовать дистиллированную воду с добавкой раствора аммиака для образования слабощелочной среды. Отмечается, что повышение показателя pH раствора приводит к увеличению электростатического заряда на поверхности углеродных частиц, что приводит к их отталкиванию. Отметим, что одной из проблем в производстве графена является склонность полученных углеродных листов к слипанию. Эта проблема также исключается при использовании указанного способа.
Нанотехнологии
Ученые университета штата Иллинойс и специалисты компании Northrop Grumman Corp Electronics Systems разработали функционирующий прототип радиоприемника на базе нанотрубок. Для эксперимента был использован метод осаждения углеродных нанотрубок на поверхности кварцевых пластин, который разработан в прошлом году группой исследователей во главе с Джоном Роджерсом (John Rogers). Такой подход позволит сформировать тонкий слой из тысяч нанотрубок, которые расположены параллельно поверхности и обладают высокой степенью упорядоченности. Следующий этап подразумевает нанесение транзисторов и прочих электронных компонентов. Если все сделать правильно, в результате получится встроенная активная антенна, два радиочастотных усилителя, преобразователь частоты и низкочастотный усилитель. Перед этим надо запастись как минимум 7 транзисторами и обычными наушниками для прослушивания результата. Отмечается, что создание рабочего прототипа явилось положительным побочным эффектом демонстрации использования нанотрубок в электронике в сравнении с традиционными технологиями.
Квантовые технологии
Ученые Объединенного института JILA разработали технологию для ликвидации мерцания квантовых точек. Исключение такого эффекта приводит к более быстрому и равномерному испусканию фотонов. Достижение такого эффекта стало возможным благодаря погружению квантовых точек в водный раствор антиокислительного реагента, который используется для пищевых продуктов. Руководитель группы Дэвид Несбитт (David Nesbitt) отмечает, что им удалось уменьшить время задержки между возбуждением квантовой точки и испусканием фотона с 21 нс до 4 нс. Такой результат достаточно показателен, так как ранее считалось, что скорость испускания света является константой. Также отмечается уменьшение вероятности мерцания в 100 раз. Для повторения такого опыта достаточно взять квантовые точки с ядром из селенида кадмия толщиной 4 нм, которые покрыты слоем сульфида цинка. Затем требуется облучить их коротким лазерным импульсом для генерации единичного фотона. У исследователей получались фотоны с длиной волны, соответствующей желто-зеленому цвету. Следует отметить, что если взять квантовую точку с дефектами на поверхности, то это может привести к захвату образующихся электронов и появлению мерцания. Для снижения такого эффекта ученые рекомендуют использовать химические антиокислители, которые прикрепляются к дефектам и препятствуют захвату электронов.
Группа ученых из Гейдельбергского, Венского технического и Китайского научно-технологического университетов научилась буферизовать кубит в ходе его передачи, что может быть использовано для создания квантовых систем памяти и систем квантовой криптографии. Посмотреть их достижение можно при использовании следующих технологий, навыков, материй и устройств. В первую очередь, необходимо передать квантовый бит атомному квантовому хранилищу, для построения которого необходимо около миллиона ультрахолодных атомов рубидия с коллективным спиновым состоянием. Затем, в течение 8 мкс, информация в хранилище может храниться, но затем должна быть прочитана и вновь передана фотону. Для передачи информации о квантовом состоянии фотона следует использовать канал, действие которого основано на явлении квантовой телепортации. Напомним, что телепортация использует эффект квантового запутывания. В связи с этим, если не использовать корреляцию квантовых состояний частиц после их взаимодействия и разделения, то повторение опыта окажется под угрозой. Исследователи, в частности, запутали квантовое состояние атомного хранилища и состояние поляризации фотона, что позволило передать состояние первого фотона второму, состояние которого изначально было неизвестно.
Интернациональная группа ученых из Великобритании и Германии разработала тип полупроводниковых лазеров, которые умеют включаться и выключаться с помощью световых импульсов. Для создания аналога необходимо в качестве основы использовать поверхностно излучающий лазер с вертикальным резонатором (VCSEL). Последний содержит оптический резонатор из арсенида индия-галлия (InGaAs) и два специальных зеркала из другого полупроводника, между которыми резонатор находится. Затем, как группа ученых под руководством Торстена Акеманна (Thorsten Ackemann) из университета Стратклайда, необходимо приложить к прибору небольшой ток в количестве, недостаточном для излучения света. После этого следует соединить прибор с внешним оптическим резонатором, который содержит дифракционную решетку и определяет резонансную частоту, отличную от частоты излучения лазера. На данном этапе, при облучении VCSEL импульсом внешнего лазера с диаметром сфокусированного пятна 12 мкм, следует изменить коэффициент преломления и резонансную частоту области облучения для совпадения с резонансной частотой облучателя. Теперь можно увидеть образование внутри VCSEL яркого светового пятна и назвать его солитоном, так как оно ограничено облучаемой областью и не распространяется за ее пределы. Отмечается, что интенсивность света в этой области быстро нарастает и образует "микролазер". Для ликвидации последнего следует использовать второй внешний лазерный импульс. Если все сделать правильно, то такую процедуру можно повторять многократно и генерировать излучение с длиной волны 960 нм (ближняя инфракрасная часть спектра). В настоящее время ученые работают над изготовлением более длинноволновых солитонных лазеров и уменьшением размеров прибора.
Хранение
Компания Nanochip приступила к разработке чипа памяти емкостью 100 ГБ. Отметим, что инвестор, в лице корпорации Intel, выделил средства в размере $14 млн. Среди преимуществ такого компонента называются высокая емкость, быстродействие и относительная дешевизна производства. Для того чтобы получить инвестиции такого объема, достаточно было разработать архитектуру, основанную на технологии микроэлектромеханических систем (MEMS). Отмечается, что принцип функционирования схож с идеями, которые реализованы в экспериментальном устройстве IBM Millipede. Отличия заключаются в использовании поляризационных эффектов вместо тепла для изменения логического состояния. Также архитектура подразумевает использование в активной части регистрирующей системы массива из трубок толщиной менее 25 мкм, которые способны в небольшой степени перемещаться. Свойство перемещения необходимо для "покрытия" некоторой области на пассивной части, которая, грубо говоря, и хранит информацию. Высокую скорость быстродействия обеспечивает возможность параллельного управления множествами "цилиндров", а высокую емкость - использование нескольких массивов. А производственные мощности, рассчитанные на 1-мкм нормы, без труда могут быть задействованы в процессе, что обеспечивает относительно невысокую стоимость. Исследователи из Nanochip полагают, что такая технология применима для производства чипов вплоть до 400 ГБ, и намерены представить прототипы в конце текущего года
Дисплеи
Ученые университета Аризоны разработали трехмерный голографический дисплей, данные на котором могут быть удалены и перезаписаны за короткий промежуток времени. Для создания прототипа была использована специальная пластиковая пленка, расположенная между двумя фрагментами стекла, на каждый из которых был нанесен прозрачный электрод. После предварительной съемки интересующего объекта с разных ракурсов, производится запись изображения на светочувствительный пластик с помощью лазера. Для этого процесса требуется несколько минут. Воспроизведение голограммы возможно около 3 часов. Размеры прототипа - 10x10 см, а изображение показывается только в красном цвете. В настоящее время идет разработка дисплеев размером 30x30 см.
Звук
Специалисты компании AirSound LLP предлагают новый подход к воспроизведению стереозвука, который позволит слышать стерео вне зависимости от местоположения слушателя. Отмечается, что инженеры компании предлагают использовать три источника звуковых колебаний (вместо двух): один центральный и два, расположенных "стандартно" по углам комнаты. Следовательно, возникает вопрос, что дает центральный источник звука и что мешает поставить обычную дополнительную колонку? Оказывает все не так просто. Основная роль в воспроизведении стереозвука отводится центральной колонке и сигналу, который на нее поступает с фирменного усилителя и фильтров. Судя по схеме, представленной на сайте разработчика, корпус колонки состоит из акустической системы типа "закрытый ящик" и акустической системы типа band-pass. Динамик первой играет роль центрального источника звука и воспроизводит сигнал левого и правого каналов. Причем немаловажная роль отводится поверхности, на которой он располагается. Ее сравнивают с поверхностью озера: когда стоит безветренная погода, разговор человека можно услышать, находясь чуть ли не на другом берегу. Если есть некоторое волнение, то вы не услышите ничего. Вторая акустическая система также содержит динамик, который воспроизводит разницу левого и правого каналов. Генерируемый ею звук выходит через специальные туннели, расположенные с разной стороны относительно центрального динамика. При воспроизведении звука, как утверждают инженеры, сложение звуковых колебаний от боковых колонок и центрального канала приводит к эффекту пространственной независимости слушателя.
Сайт газеты "Компьютер-Информ" является зарегистрированным электронным СМИ. Свидетельство Эл 77-4461 от 2 апреля 2001 г. Перепечатка материалов
без письменного согласия редакции запрещена.
При использовании материалов газеты в Интернет гиперссылка обязательна.
Телефон редакции (812) 718-6666, 718-6555.
Адрес: 196084, СПб, ул.Заставская, д.23, БЦ "Авиатор", 3-й этаж, офис 307
e-mail: editor@ci.ru
Для пресс-релизов и новостей news@ci.ru
Группа исследователей под руководством Рональда Коэна (Ronald Cohen) и Рассела Хемли (Russell Hemley) считает, что при высоких давлениях кристаллы титаната свинца обладают ярко выраженными пьезоэлектрическими свойствами, а пьезоэлектрический отклик оказывается выше, чем у любого из известных материалов. Для подтверждения теоретических расчетов ученые подвергали измельченные частицы титаната свинца воздействию алмазных прессов и исследовали изменения кристаллической структуры. Для этого использовался высокоэнергетичный рентгеновский излучатель Advanced Photon Source, который на время был позаимствован у Аргоннской национальной лаборатории. В результате опыта и численных расчетов были определены пьезоэлектрические свойства чистых кристаллов титаната свинца при разных давлениях. Ожидается, что результаты приведут к созданию недорогих высокоэффективных пьезоэлектриков.
Исследовательская группа под руководством профессора биохимии университета Висконсин-Мэдисон Майкла Суссмана (Michael Sussman) и Вирджинии Армбруст (Virginia Armbrust) из Вашингтонского университета предлагает для производства комплектующих использовать диатомовые водоросли. Особенность их клеток заключается в поверхностном наличии диоксида кремния. Чтобы использовать диатомей в своих целях ученые обнаружили 75 генов, которые непосредственно участвуют в процессе отложения диоксида кремния. В настоящее время исследователи учатся манипулировать работой генов для управления указанным процессом. Отмечается, что такой подход позволит производить чипы с меньшим размером, чем позволяют нынешние производственные мощности.
Ученые Иллинойского университета разработали технологию для получения отдельных нанопроводов практически неограниченной длины. Группа исследователей под руководством профессора Мин-Фенг Ю (Min-Feng Yu) соединила стеклянную пипетку с диаметром выходного отверстия 100 нм и резервуар, который содержит раствор для изготовления нановолокон. Раствор после выхода из пипетки быстро высыхает и затвердевает. В качестве подтверждения работоспособности технологии ученые показывают отдельные нановолокна диаметром 25 нм и длиной 20 мкм, а также нановолокна диаметром 100 нм и длиной 16 мм. Отмечается, что длина ограничивалась только диапазоном перемещений прибора для управления микропипеткой. Получение более длинных нанопроводов потребовало создание катушки миллиметрового диаметра. С ее помощью удалось получить провода диаметром 850 нм и длиной 40 см. Считается, что такая технология является более экономичной по отношению к существующим аналогам и позволяет получать нановолокна из различных материалов.
Группа ученых во главе с профессором То-Минг Лу (Toh-Ming Lu) из Политехнического института Ренслеера и компании Polyset Company разработала быстрозастывающий полимер, который получил название полисетный эпоксидный силоксан (polyset epoxy siloxane - PES). В настоящее время в процессе фотолитографии на кремниевую подложку наносится тонкая полимерная пленка для создания слоя перераспределения. Последний способствует распространению сигнала и защищает микросхему от воздействия внешних факторов. Именно для создания слоя перераспределения ученые предлагают использовать PES. Среди прочих применений указана технология нанопечати. Материал отвердевает при температуре 165°C, что на 35 % ниже, чем у ныне используемых материалов. Также PES обладает низким водопоглощением и высокой адгезией к меди. Считается, что эти факторы в совокупности позволят значительно удешевить и повысить эффективность производства.
Химики из университета Уоллонгонга (University of Wollongong) разработали методику недорого производства графена - углеродных листов толщиной в один атом. Для повторения опыта (по методике группы ученых во главе с профессором Гордоном Уоллесом (Gordon Wallace)) достаточно использовать дистиллированную воду с добавкой раствора аммиака для образования слабощелочной среды. Отмечается, что повышение показателя pH раствора приводит к увеличению электростатического заряда на поверхности углеродных частиц, что приводит к их отталкиванию. Отметим, что одной из проблем в производстве графена является склонность полученных углеродных листов к слипанию. Эта проблема также исключается при использовании указанного способа.
Ученые Объединенного института JILA разработали технологию для ликвидации мерцания квантовых точек. Исключение такого эффекта приводит к более быстрому и равномерному испусканию фотонов. Достижение такого эффекта стало возможным благодаря погружению квантовых точек в водный раствор антиокислительного реагента, который используется для пищевых продуктов. Руководитель группы Дэвид Несбитт (David Nesbitt) отмечает, что им удалось уменьшить время задержки между возбуждением квантовой точки и испусканием фотона с 21 нс до 4 нс. Такой результат достаточно показателен, так как ранее считалось, что скорость испускания света является константой. Также отмечается уменьшение вероятности мерцания в 100 раз. Для повторения такого опыта достаточно взять квантовые точки с ядром из селенида кадмия толщиной 4 нм, которые покрыты слоем сульфида цинка. Затем требуется облучить их коротким лазерным импульсом для генерации единичного фотона. У исследователей получались фотоны с длиной волны, соответствующей желто-зеленому цвету. Следует отметить, что если взять квантовую точку с дефектами на поверхности, то это может привести к захвату образующихся электронов и появлению мерцания. Для снижения такого эффекта ученые рекомендуют использовать химические антиокислители, которые прикрепляются к дефектам и препятствуют захвату электронов.
Компания Nanochip приступила к разработке чипа памяти емкостью 100 ГБ. Отметим, что инвестор, в лице корпорации Intel, выделил средства в размере $14 млн. Среди преимуществ такого компонента называются высокая емкость, быстродействие и относительная дешевизна производства. Для того чтобы получить инвестиции такого объема, достаточно было разработать архитектуру, основанную на технологии микроэлектромеханических систем (MEMS). Отмечается, что принцип функционирования схож с идеями, которые реализованы в экспериментальном устройстве IBM Millipede. Отличия заключаются в использовании поляризационных эффектов вместо тепла для изменения логического состояния. Также архитектура подразумевает использование в активной части регистрирующей системы массива из трубок толщиной менее 25 мкм, которые способны в небольшой степени перемещаться. Свойство перемещения необходимо для "покрытия" некоторой области на пассивной части, которая, грубо говоря, и хранит информацию. Высокую скорость быстродействия обеспечивает возможность параллельного управления множествами "цилиндров", а высокую емкость - использование нескольких массивов. А производственные мощности, рассчитанные на 1-мкм нормы, без труда могут быть задействованы в процессе, что обеспечивает относительно невысокую стоимость. Исследователи из Nanochip полагают, что такая технология применима для производства чипов вплоть до 400 ГБ, и намерены представить прототипы в конце текущего года
Специалисты компании AirSound LLP предлагают новый подход к воспроизведению стереозвука, который позволит слышать стерео вне зависимости от местоположения слушателя. Отмечается, что инженеры компании предлагают использовать три источника звуковых колебаний (вместо двух): один центральный и два, расположенных "стандартно" по углам комнаты. Следовательно, возникает вопрос, что дает центральный источник звука и что мешает поставить обычную дополнительную колонку? Оказывает все не так просто. Основная роль в воспроизведении стереозвука отводится центральной колонке и сигналу, который на нее поступает с фирменного усилителя и фильтров. Судя по схеме, представленной на сайте разработчика, корпус колонки состоит из акустической системы типа "закрытый ящик" и акустической системы типа band-pass. Динамик первой играет роль центрального источника звука и воспроизводит сигнал левого и правого каналов. Причем немаловажная роль отводится поверхности, на которой он располагается. Ее сравнивают с поверхностью озера: когда стоит безветренная погода, разговор человека можно услышать, находясь чуть ли не на другом берегу. Если есть некоторое волнение, то вы не услышите ничего. Вторая акустическая система также содержит динамик, который воспроизводит разницу левого и правого каналов. Генерируемый ею звук выходит через специальные туннели, расположенные с разной стороны относительно центрального динамика. При воспроизведении звука, как утверждают инженеры, сложение звуковых колебаний от боковых колонок и центрального канала приводит к эффекту пространственной независимости слушателя.