Компьютер-Информ || Архив || Рубрики || Поиск || Подписка || Работа || О "КИ" || Карта
Новые технологии
Специалисты компаний Seiko Epson и JSR под руководством доктора Масахиро Фурузавы (Masahiro Furusawa) получили кремниевую пленку с покрытием из жидких кристаллов с помощью технологии рисования, а не методом фотолитографии. Описание продукта и технологии содержится в апрельском номере журналов Nature и PhysicsWeb.
В новой технологии используется жидкая форма кремния, полученная при комнатной температуре и нормальном давлении. Молекула жидкого кремния содержит 5 атомов кремния, сцепленных в кольцо. При облучении жидкого кремния ультрафиолетовым светом некоторые кольца разрываются, образуя линейные цепи, которые соединяются и образуют еще более длинные цепи. В результате формируется вязкая жидкость.
Эту жидкость из водорода и кремния разводят в органическом растворителе. Полученный раствор распыляют по поверхности с помощью центрифуги с инертной атмосферой или струйной печати. Образующаяся жидкая пленка нагревается до температуры приблизительно 500 С и превращается в твердый поликристаллический кремний. Разработчики считают, что из таких пленок можно изготавливать транзисторы.
Производительность низкотемпературных тонкопленочных транзисторов (LTPS-TFT), изготовленных методом центрифуги, не уступает аналогам, полученным с помощью традиционных решений. Прототип TFT демонстрировал подвижность электронов в 108 см2/В*См.
При "рисовании" компания Epson использовала технологии собственной разработки, чтобы продемонстрировать возможности создания TFT с помощью печати, где на субстрате кремниевая пленка вырисовывалась струйным методом. Несмотря на то, что струйный метод демонстрировал подвижность электронов около 6,5 см2/В*См (более чем в 15 раз меньше, чем при методе центрифуги), компания Epson считает, что некоторые улучшения технологии позволят "нарисованным" тонкопленочным транзисторам продемонстрировать хорошие характеристики.
Упомянутые исследования были заказаны и профинансированы организацией по развитию новых разработок в области энергии и промышленных технологий Японии (NEDO).
Как сообщает журнал New Scientist, ученые из Чикагского университета и Аргоннской национальной лаборатории разработали технологию изготовления транзисторов из алмазов. На первом этапе пары алмаза при высокой температуре осаждаются для формирования подложки. Затем на подложку наносится проводящий слой, состоящий из паров алмаза с примесью азота. Роль электрических контактов играют крошечные "штырьки" из молибдена, проходящие сквозь последний изолирующий слой. Сам изолирующий слой состоит из смеси алмаза и водорода.
Алмазные транзисторы могут работать в агрессивных средах и при очень высоких температурах. Благодаря таким характеристикам, они могут найти применение во многих областях, в частности, в медицине. Правда, производство алмазных транзисторов стоит очень дорого. Впрочем, ученые уже нашли способ частичного решения данной проблемы. Вместо подложки из чистого алмаза они рассчитывают использовать кремниевую подложку, покрытую слоем изолятора.
Сотрудники университета штата Мэриленд, США, создали самоорганизующийся полимер из наночастиц железа и стронция. Он имеет магнитные и диэлектрические свойства. Из материала можно делать антенны произвольных форм, - как сравнительно длинные антенны коротковолнового диапазона, так и антенны, работающие в более высокочастотной части спектра, например, те, что используются в сотовых телефонах.
Причем в сотовом телефоне можно будет отказаться от антенны в ее привычном виде - вместо этого достаточно будет изготовить детали корпуса аппарата из нового материала. Помимо уменьшения габаритов, это поможет улучшить прием сигналов, считают исследователи.
На дальнейшие исследования $367 тыс. выделили военно-воздушные силы США.
Межуниверситетский центр микроэлектроники (IMEC, Interuniversity Microectronics Center) и Департамент информационных технологий Гентского университета (Department of Information Technology (INTEC) of the University of Ghent) разработали технологию упаковки ультратонких микропроцессоров, что позволит создавать гибкие чипы, толщина которых не превышает 50 мкм.
Данный процесс упаковки чипов подразумевает использование кремниевых кристаллов толщиной 20-30 мкм, которые располагаются на 20-мкм прочном и химически стойком органическом полимерном слое. В качестве связующего звена между чипом и подложкой в данном случае используется еще один органический материал - бициклобутан, а для формирования контактов ученые использовали тонкий слой сплава титана и вольфрама, толщина которого составляет 1 мкм. На основе гибких процессоров можно создавать различные гибкие электронные системы, например, гибкие дисплеи.
Ученые из Иллинойского университета, под руководством доктора Д. Роджерса (Jonn Rogers), разработали простой метод двухфотонной субволновой нанолитографии, позволяющий создавать трехмерные наноструктуры на площади до квадратного метра. Чувствительный фотополимер выдерживается вблизи от поверхности фазовой маски, поэтому отпадает необходимость распределять и фокусировать лучи для получения 3D-наносистемы. Поэтому параллельных шаблонов может быть множество. В качестве источника фотонов ученые использовали сапфировый лазер с частотой 1 кГц и длиной волны 810 нм. С его помощью генерировалась маска диаметром 600 мк с частотой развертки 120 импульсов в секунду, энергией порядка микроджоуля. Пиковая интенсивность лазера ~0,7 ТВт*см-2 - это достаточная для двухфотонной литографии интенсивность луча. Пропуская импульсы через фазовую маску, находящуюся над фотополимером, ученые получили 3D-распределение интенсивности луча по объему фотополимера, хотя фазовая маска была двумерной геометрии.
Путем изменения времени экспозиции были получены разные наноструктуры. Так, для выдержки 120 и 240 секунд были получены разные концентрации фотокатализатора в полимере. Затем полимер при определенной температуре (65 C) помещают в специальный растворитель, что приводит к удалению остатков полимера, при этом на поверхности остается матрица необходимых наноструктур.
Оптическая микроскопия показала, что с помощью двухфотонной литографии можно производить контрастные наносистемы, в то время как однофотонная на это не способна. При изготовлении маски команда основывалась на результатах векторного моделирования оптических свойств луча, поэтому распределение необходимой интенсивности света на фотополимере было не случайным. Другими словами, ученые заранее изготовили именно такой шаблон, с помощью которого получаются необходимые трехмерные наносистемы.
Для решения проблем при моделировании маски для заданных наноструктур необходимо разработать специальное ПО, которое производило бы реверсивное моделирование маски по заданной наноструктуре. Пока эта задача не решена, и для получения необходимой матрицы ученым приходится проводить ряд довольно сложных расчетов.
Исследователи Университета Рочестера под руководством Хью Ву разработали архитектуру для чипов беспроводных модулей связи с невысоким энергопотреблением - синхронизированный частотный делитель (ILFD). Преимущества ILFD широко известны производителям беспроводных модулей связи, однако коммерческой реализации препятствовали две проблемы. Первая - доступ к широкому диапазону частот - была решена в 2001 году, а частотное разрешение оставалось не столь высоким, как хотелось бы.
Профессор Хью Ву представил топологию электронной схемы, где вместо традиционных трех транзисторов применил для разделения частоты пять. И теперь ILFD позволяет использовать делитель два или три. К примеру, если поступает тактовая частота 9999, она может быть разделена на два, 10000 - на три, что в среднем даст вполне приемлемое для радиотелефонов значение 2,0001 ГГц. Если необходима частота 2,0002 ГГц, IFLD разделит 9998 тактов на два, 9999 и 10000 - на три. Меняя количество тактирующих импульсов и применяя делитель два или три, можно получить практически любую требуемую частоту.
В ILFD применяют аналоговый метод, а не распространенный цифровой, который требует большего количества энергии, устанавливая частоту по каждому тактовому импульсу. На узел электронной схемы для установки единицы посылается электрический ток, при установке нуля узел высвобождает энергию в виде тепла. Такая операция выполняется несколько миллиардов раз в секунду. Для работы на высоких частотах, таких как 60 ГГц, цифровой метод требует слишком больших затрат энергии.
Ученые трех университетов США (University of Pennsylvania, Drexel University и Harvard University) предложили метод стабилизации и контроля сегнетоэлектричества в наноструктурах, что позволит создать элементы памяти с плотностью хранения данных порядка 100000 Тбит/см3.
Ферроэлектрики используются для многих приложений, поскольку имеют диполи, которые могут "включаться" и "выключаться", что позволяет сделать из них базовую единицу памяти - 0 или 1.
Профессор Спаниер (Jonathan Spanier) из Drexel University с коллегами успешно продемонстрировали преимущества стабилизации битов памяти водой в сегменте оксида нанопроводника, который имеет длину 3 миллиардных метра.
Сотрудники немецкого технологического университета University of Technology Ilmenau и нидерландского университета University of Twente создали ячейку памяти, которая представляет собой кольцо, два одинаковых сегмента которого изготовлены из различных по физическим свойствам сверхпроводников. Течение электрического тока в кольце приводит к возникновению магнитного поля определенной направленности, проходящего через центр сверхпроводящего кольца. Следующим шагом является создание системы, позволяющей изменять направление магнитного поля на противоположное, тем самым, производя запись/удаление информации. Для этого ученые прикладывают к одному из сегментов кольца дополнительное магнитное поле, что и приводит к необходимому для функционирования всей ячейки результату.
Основным преимуществом памяти на основе сверхпроводников является возможность создания более производительных компактных устройств. Однако и недостатки у подобных устройств также имеются: самый главный из них - это высокая чувствительность ячейки памяти к воздействию внешнего магнитного поля. Более того, используемое для управления данными поле составляет одну миллионную часть от магнитного поля Земли, что не исключает его влияния на сохранность и достоверность информации.
Исследователи из Массачусетского технологического института США (Massachusetts Institute of Technology, MIT) разработали биотехнологию, позволяющую создавать ультратонкие литий-ионные аккумуляторные батареи, втрое превосходящие существующие по соотношению емкости к весу и размерам. Управляя генами вирусов, ученым удалось добиться того, что при своем развитии микроорганизмы приобрели способность аккумулировать из окружающей среды молекулы оксида кобальта и микрочастицы золота, самостоятельно выстраиваясь в линейку и формируя таким образом анод батареи.
Сформированные вирусами проводники имеют диаметр 6 нм и длину 880 нм. По заявлениям исследователей, клонированием вирусов можно получать батареи любого необходимого размера, при этом процесс не требует создания специальных условий внешней среды и может происходить при комнатной температуре и естественном давлении. Правда, при этом необходима весьма точная дозировка оксида кобальта и золота для получения нужных результатов. Среди прочих перспектив применения изготовленных таким образом батарей авторы особо выделяют возможность их применения в автомобилях, что позволит электродвигателям более эффективно конкурировать с бензиновыми двигателями.
Чжун Линь Ван (Zhong Lin Wang), профессор Школы материаловедения и инжиниринга Института технологии Джорджии (School of Materials Science and Engineering), создал действующий прототип наногенератора, вырабатывающий электричество из внешних механических возмущений.
При помощи процесса осаждения пара сложного состава на подложке из сапфира, предварительно покрытого наночастицами золота в качестве катализатора, ученые вырастили "лес" из вертикально стоящих нанопроводков из оксида цинка (пьезоэлектрик и полупроводник). Столбики эти имели размеры от 200 до 500 нм в длину и от 20 до 40 нм в диаметре. Шаг проводов составлял приблизительно 100 нм. Пленка оксида цинка также возникала на поверхности подложки, создавая электрическое соединение для всех нанопроводников.
По замыслу авторов проекта, наногенераторы будут производить ток по мере того, как внешние возмущения будут сгибать и затем отпускать нанопровода (примерно так, как сгибаются и разгибаются упругие шерстинки, когда вы проводите рукой по ковру). Используя наконечник атомного силового микроскопа для сгибания этих столбиков, Ван показал, что они действительно производят напряжение, как пьезоэлектрики.
Решетку из таких проводков, или "коврик", можно изготовить в масштабе нескольких микронов. Тогда эти генераторы можно встроить в разнообразные сверхминиатюрные устройства, вроде датчиков в теле пациента. Это может открыть огромные возможности для вживляемых медицинских устройств.
Компания Citizen Watch разработала монохромный дисплей на основе ферроэлектрических жидких кристаллов, которые обеспечивают отображение информации даже при отсутствии источника энергии.
Важное отличие ферроэлектрических LCD-дисплеев - сохранение изображения на длительное время после его "прорисовки", что значительно экономит заряд аккумуляторных батарей портативных устройств. Более того, если частота смены кадров равна 0,1 Гц (один кадр в течение 10 секунд), то потребляемая дисплеем энергия в 50 раз меньше, нежели для TFT. Ведется разработка цветных и гибких вариантов дисплея. Новинку предлагается использовать как вспомогательный и часовой дисплей, а также как устройство для чтения электронных книг.
Компания Canon в 1991 году уже представляла свой вариант FLCD 15C01 - 15" дисплей на основе ферроэлектрических жидких кристаллов, однако стремительное развитие производства TFT-панелей остановило процесс.
Компания PureDepth создала многослойный (MLD) дисплей диагональю 30" и разрешением 2560х1600 пикселей. Технология, по которой был создан дисплей, была разработана DRS Technologies для военных сил и специальных служб США. В основном, система позволяет лучше воспринимать данные в единицу времени. Продукты предлагается применять там, где круглосуточно приходится отслеживать важную информацию.
Многослойная технология дисплеев от PureDepth в данной вариации представляет собой устройство из двух LCD-панелей, установленных друг над другом в два слоя. Таким образом, пользователь имеет возможность просматривать одновременно два массива данных, или же многомерное пространство на одном мониторе.
Ученым удалось добиться того, что нервная клетка крысы, соединенная с полупроводниковым чипом, обменялась с ним сигналами.
Проект NaChip разрабатывается силами немецкого Института биохимии имени Макса Планка, университета г. Падуя (Италия) и учеными Швейцарии.
Компания Infineon создала чип примерно из 16 тысяч транзисторов, размером не превышающий 1 мм. Покрытие чипа выполнено из материала, который позволяет ему работать в среде, которая приемлема для живых клеток. В качестве соединяющего клетку и чип материала был выбран фибронектин, играющий важную роль в организмах живых существ, - например, он отвечает за сворачивание крови, заживление ран и т. д. Кроме скрепляющего материала, фибронектин служил передаточным звеном для заряженных частиц натрия между клеткой и чипом. Электрические сигналы от нейронов записывались с помощью транзисторов чипа, в то время как конденсаторы стимулировали нейроны.
Ученые измеряли заряд на чипе и по его изменениям отслеживали импульсы нервной клетки. Кроме того, была достигнута и обратная связь, когда для стимулирования работы клетки с чипа отправлялся электрический импульс.
В ближайшее время с помощью нейрочипа планируется испытывать разработки фармацевтических компаний - отслеживать действие препаратов на нейроны. В данный момент исследователи изучают способ избежать повреждения нейронов при стимуляции и рассматривают возможность использования специальных генетических команд нейронов, с помощью которых можно будет управлять нейрочипом.
Как сообщает IST Results, в рамках проекта "Молекулярный переключатель" (MOL SWITCH, A Molecular Magnetic Switch), который разрабатывает команда исследователей из Портсмутского университета, создано гибридное биоэлектронное наноустройство. Оно представляет собой матрицу простейших логических переключателей, выполненных на биологической основе. Предполагается, что молекулярный переключатель будет применяться в различных наносистемах, как биологических, так и электронных.
"Хотя уравнение Строка для вязких сред определяет, что система, подобная сконструированной, работать не будет, однако это справедливо в макромире, в наноразмерном же диапазоне уравнение приобретает совершенно другой вид из-за особенностей физики наномира", - комментирует доктор Кейт Фирман (Keith Firman), координатор проекта Mol-Switch project. - "Именно поэтому нам удалось заставить нанопереключатель работать".
Переключатель может быть легко интегрирован с современными молекулярными ДНК-моторами - с его помощью можно достичь большего быстродействия в подобных наносистемах. Кроме того, с помощью специальных сенсоров, испускающих электроны, теперь можно узнать, работает биомотор или нет, т. е. удалось установить надежную информационную связь между биологическим переключателем и управляющей электроникой. Ранее работу подобных наносистем можно было наблюдать только с помощью атомно-силового или сканирующего электронного микроскопов.
Принцип действия нанопереключателя относительно прост. Основа устройства - микрожидкостный чип с каналами диаметром до нескольких десятков нанометров. Микрожидкостные чипы удобны тем, что струя жидкости наноканалов имеет ламинарный характер. Такие жидкостные системы просто рассчитывать и проектировать, в отличие от турбулентных жидкостных систем.
На поверхности наноканалов расположили датчики Холла. С помощью эффекта Холла можно с высокой степенью точности получить информацию о том, как изменяется магнитное поле в наноканале. В самих наноканалах разместили ДНК-наносистему с магнитной наночастицей на конце цепей ДНК. Таким образом, сам переключатель похож на воздушный шар на привязи: цепочки ДНК, прикрепленные к наноканалу, держат магнитную наночастицу, которая под действием ДНК-наномотора поднимается вверх, а изменение магнитного поля, в свою очередь, регистрируется датчиком Холла. Именно датчики Холла позволили ученым связать два мира - органический и электронный.
Еще одно нововведение - ДНК-мотор, позволяющий поднимать и опускать магнитную наночастицу. Специальный белок (энзим, изменяющий рестрикцию ДНК) выступает в роли основного "мотора". Он может быть прикреплен только к определенной последовательности ДНК-оснований. По получении универсального биологического "топлива" в виде молекул АТФ, энзим распрямляет цепи ДНК таким образом, что отрезок биомолекулы, на котором находится наномагнит, поднимается от "дна" наноканала к его "верху". "Топливо" поставляется наномоторам посредством жидкости, которая протекает через наноканалы.
Два положения магнитной наночастицы формируют логические 1 и 0, что делает устройство в целом матрицей простейших логических переключателей, выполненных на биологической основе. Кроме того, как говорят ученые, ДНК-биомотор может работать в реверсивном режиме.
Потенциальные применения нанопереключателей и ДНК-моторов, по словам исследователей, не ограничиваются биоэлектроникой. Это могут быть и нановентили, клапаны, приводы, насосы, системы позиционирования и биосенсоры.
"Но в первую очередь наше устройство может быть использовано как посредник между миром биологии и кремния. Я считаю, что оно может быть интерфейсом между мышцами и внешними электронными устройствами в биопротезах нового типа, которые могут использовать энергию АТФ так же, как и остальные биологические наносистемы. Мы считали, что подобные устройства появятся через 20-30 лет, а смогли сделать их уже сегодня. Это несомненный прогресс в области нанотехнологий и биомиметики!" - говорит д-р Фирман. Команда исследовала несколько типов биомоторов, в том числе EcoR124I и FtsK. Оба работали с одинаковой точностью, однако EcoR124I был более гибок в управлении, в то время как FtsK обеспечивал большую скорость.
Исследователи из Калифорнийского университета Беркли (UC Berkeley), США, создали "электронный нос" Sensation, который способен регистрировать наличие в помещении вредных для человека микроорганизмов.
Функционирует "электронный нос" следующим образом: молекулы, постоянно находящиеся в воздухе, попадают на высокочувствительный сенсор, который определяет их состав и посылает полученные данные к вычислительной системе. Именно так регистрирует наличие тех или иных веществ в воздухе и человеческий нос, только роль сенсоров играют чувствительные нервные окончания, а роль компьютера выполняет мозг.
Платформа Sensation состоит из большого массива чипов площадью 2 мм2 каждый. В свою очередь, каждый чип содержит несколько сенсоров, воспринимающих информацию о молекулах посредством баснословного количества углеродных нанотрубок, сформированных на его поверхности. Стоимость массового производства "электронного носа" - всего $20 за устройство.
Рубрики || Работа
|| Услуги || Поиск
|| Архив || Дни
рождения
О "КИ" || График
выхода || Карта сайта || Подписка
Рассылка анонсов газеты по электронной почте
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