Нанотрубки обещают"яркое будущее"для экранов дисплеев и телевизоров.

Тонкие экраны телевизоров, компьютеров, мобильных телефонов и других электронных устройств будут в состоянии отображать более яркие, более насыщенные цветами изображения, потребляя при этом намного меньше энергии. И это станет возможным благодаря использованию транзисторов на основе углеродных нанотрубок. Пройдет по крайней мере несколько лет, прежде чем технология, описанная в выпуске журнала Science от 29 апреля 2011 года, не появится в экране вашего плоского телевизора или монитора. Но, вконечном счете, такие экраны могут стать более дешевой, более долгоживущей и менее энергпотребляющей альтернативой самым совершенным экземплярам современных жидкокристаллических экранов.

В новой технологии используются органические светодиоды (OLED), крошечные тонкие пленки из органических полупроводников, излучающие свет определенной длины волны при прохождении через них электрического тока. У технологии OLED есть несколько важных преимуществ перед традиционными жидкокристаллическими дисплеями. Каждый OLED-светодиод сам является источником света, поэтому нет необходимости осуществлять подсветку всей площади дисплея и тратить дополнительную энергию на затемнение необходимых участков жидкими кристаллами. Это позволяет экономить энергию.

Но производство дисплеев OLED, площадью больше чем экран смартфона, в настоящее время сталкивается с рядом технологических проблем. OLED-дисплеи, несмотря на то, что они в сумме потребляют энергии меньше, чем LCD-дисплеи, требую наличия достаточно сильного импульса тока для поджига каждого светодиода матрицы. Транзисторы, которые могут обеспечить управление таким импульсом тока, имеют весьма большие размеры и занимают достаточно много драгоценного места экрана, это, в свою очередь, заставляет инженеров прибегать к всевозможным технологическим уловкам, которые делают процесс изготовления OLED-дисплеев дорогим. А при увеличении площади дисплея эти проблемы возрастают в несколько раз.

Для того, что бы избежать вышеупомянутой проблемы, Эндрю Ринзлер и его коллеги из университета Флориды использовали сеть углеродных нанотрубок для подвода к светодиодам импульса возбуждающего тока. Слой нанотрубок является пористым и беспрепятственно пропускает свет. Таким образом слои излучающих светодиодов и управляющих транзисторов могут располагаться вертикально друг за другом, вместо того, что бы располагаться рядом занимая площадь экрана, как это делается сейчас. Благодаря высокой токопроводности углеродных нанотрубок нет необходимости располагать очень близко светодиоды и транзисторы, что позволяет работать этим элементам в болеещадящих температурных режимах.

Опытные образцы OLED, изготовленные с использованием углеродных нанотрубок, имеют поверхность, на 98 процентов состоящую из светоизлучающих элементов. Это очень большое достижение - утверждает ученый-нанотехнолог Чонгву Жоу (Chongwu Zhou) из университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе.

Источник

Использование углеродных нанострубок сделало возможным создание синтетического синапса.

Создание искусственного синтетического мозга является в наше время делом сложным и практически невыполнимым. Но, различные группы исследователей интенсивно работают над этой проблемой и это событие должно когда-либо все же произойти. Инженеры из Южно-Калифорнийского университета (University of Southern California) сделали огромный шаг наэтом тернистом пути, создав искусственный синапс на основе углеродных нанотрубок.

В проведенных тестах их искусственный синапс, представляющий собой по сути миниатюрное электронное устройство, функционирует почти как реальный нейрон, который является элементом, из которых состоит головной мозг. Используя уникальные свойства углеродных нанотрубок ученым фактически удалось создать электронный аналог нейрона весьма необычным способом.

Конечно, имитация нервных импульсов в электронной схеме из нанотрубок и создание функционирующего синтетического мозга являются вещами совершенно разного уровня. Человеческий мозг, как известно, разительно отличается от компьютера, внутренняя схема которого не меняется со временем. В мозге, наоборот, с течением времени образуются новые нейронные связи, образуются новые нейроны. Таким образом мозг приспосабливается к большему объему познаваемой информации и изменениям окружающей среды.

Создание работающего синтетического мозга еще находится на рубеже как минимум нескольких десятилетий вперед. Но создание синтетического синапса прямо сейчас позволит ученым исследовать новые коммуникационные модели и начать создание искусственного имитатора того, что по праву считается одной из самых больших загадок биологии.

Источник

Новый материал на основе графена тонок как бумага и в десять раз более прочен чем сталь.

Исследователи из Технологического университета Сиднея создали новый материал, который легче, менене плотен и в десять раз более прочен чем сталь. Создание этого материала является исследованием, результаты которого хороши только на бумаге, этот материал является сам подобием бумаги, а его использование обещает большие перспективы в области материаловедения, автомобиле- и авиастроения, в области электронной промышленности.

Эта графеновая"бумага"изготовлена из углерода, подвергнувшегося сложной химической обработке. Благодаря этой обработке атомы углерода сформировали монослойные шестиугольные структуры, известные как графен. Графеновая пленка сама по себе обладает достаточной механической прочностью, поэтому материал, толщиной с бумажный лист, состоящий из множества слоев графена удивительно прочен, несмотря на то, что он остается достаточно гибким.

По сравнению со сталью, готовая графеновая бумага имеет в пять-шесть раз меньшую плотность, ее относительный вес в шесть раз меньше веса стали. Но, несмотря на это, ее прочность превышает прочность стали в 10 раз, а способность без потерь выдерживать изгиб превышает в 13 раз аналогичную характеристику стали. Поскольку в основе материала лежит графен, помимо указанных выше, материал обладает еще целым рядом интересных электрических, тепловых и механических свойств.

Процесс изготовления такой графеновой бумаги, несмотря на достаточную сложность, не является чрезвычайно дорогим. Поэтому новый материал может сыграть немаловажную роль в развитии авиационной и автомобильной промышленности, там, где производители уже вовсю используют соединения углерода и углеродные волокна для уменьшения веса транспортных средств для увеличения их эффективности и дополнительной экономии топлива.

Источник

Инженеры разработали новый процесс, позволяющий сортировать и отделять углеродные нанотрубки разных размеров.

Инженеры компании Archimedes Polymer Technologies (APT), совместно с учеными из Брунельского университета, по заказу и под финансированием фонда Technology Strategy Board разработали новый технологический процесс потокового разделения и сортировки углеродных нанотрубок и других углеродных наноматериалов. Углеродные наноматериалы являются одним из видов самых перспективных видов наноматериалов в настоящее время, их использование может значительно двинуть вперед области электроники, вычислительной техники, получения и хранения энергии и здравоохранения. Но, для практического использования требуются углеродные нанотрубки высокой чистоты и однородных размеров, что практически недостижимо при их массовом производстве.

Из-за вышеуказанной причины инженеры компании APT и университета занялись разработкой высокоэффективного потокового метода сортировки и разделения наноматериалов. После достаточного времени, потраченного на исследования и эксперименты, им удалось реализовать такой метод, который достаточно сложен для того, что бы подробноего описывать. Можно только сказать, что данный метод комбинирует использование переменных силовых полей, скоростную центрифугу и высокочастотных магнитных полей, что позволяет эффективно перемешивать разнородный наноматериал, осуществлять его разделение на составляющие фракции и отделять эти фракции от общей массы.

Исследования и работы по данной тематике возглавлялись доктором Венхуи Сонгом (Wenhui Song) из Центра обработки материалов Уолфсона в Брунеле (Brunel's Wolfson Centre for Materials Processing), в этом так же принимали участие доктор Светлана Игнатова, профессор Иэн Сазерленд и инженеры компании APT.

"Нанотрубки, получающиеся в ходе массового производства, имеют очень широкий разброс размеров и содержат много посторонних примесей. Именно эти и ограничивает их массовое использование в наше время. Так же еще одним фактором, отрицательно влияющим на массовое применение углеродных нанотрубок, является их высокая токсичность, которая сродни токсичности асбеста. Оба этих недостатка будут устранены с помощью нашего процесса обработки и сортировки углеродных нанотрубок"-рассказал доктором Венхуи Сонг.

Источник

Ученые сделали"обручальные кольца"из цепочек ДНК.

Ученый Торштен Шмидт (Thorsten Schmidt) из университета Гете, Франкфурт, Германия, преуспел в том, что бы сделать самые маленькие в мире обручальные кольца, меньше чем тысячная доля ширины человеческого волоса, да не простые кольца, а изготовленные из цепочек молекул ДНК. Эти два сцепленных кольца сделаны из замкнутых цепей ДНК и имеютразмер 18 нанометров."Свадебная"тематика этого достижения проявляется не только из-за примечательной формы этих колец, но и из того факта, что Торштен Шмидт женился в то время как он трудился над этой работой.

Но создание этих колец является не только романтическим жестом. Поскольку эти кольца свободно вращаются друг относительно друга, они могут стать полезными компонентами наномашин и молекулярных двигателей."У нас еще впереди длинный путь, прежде чем сложные структуры на основе ДНК будут использоваться в каждодневном обиходе"-рассказывает профессор Александр Хекель (Alexander Heckel), соавтор Шмидта. -"Но структуры из ДНК в ближайшем будущем, могут присоединяться посредством самоорганизации к другим белкам и молекулам, которые являются очень малыми для исследований и манипуляций с ними".

Этот эксперимент, описанный в журнале Nano Letters, начался с создания двух разомкнутых цепочек ДНК, форма которых напоминала форму буквы С. Затем к этим цепочкам ДНК были добавлены полиамидные связующие, с помощью которых кольца скрепились друг с другом, затем в состав был добавлен олигонуклеотид, который заставил разорванные концы сомкнуться и сформировать кольца. Эта операция была произведенная только с помощью химических реакций и превращений, никаких наноинструментов при этом не использовалось.

Источник

Графеновые нанотранзисторы - путь к реализации самоохлаждающейся, энергосберегающей электронике.

В настоящее время ученые вплотную приблизились к прорыву в области электроники, созданной на основе графеновых транзисторов. Графен, лист углерода, толщиной в одинатом, как уже много раз упоминалось на страницах нашего сайта, обладает рядом замечательных электрических и механических свойств. Используя эти свойства, уже былисозданы транзисторы, обладающие превосходными характеристиками, суперконденсаторы, способные моментально получать и отдавать электрический заряд, которые могутвыступить в качестве замены аккумуляторных батарей для электрических автомобилей. Исследователи из Университета Иллинойса обнаружили в графеновых транзисторахеще один замечательный эффект, эффект самоохлаждения, с помощью которого можно будет понижать температуру всего чипа.

В настоящее время в компьютерах используются активные воздушные или водяные системы охлаждения, отводящие тепло от горячих кристаллов кремниевых микропроцессоров. Это тепло представляет собой энергию, которая тратится совершенно впустую. Графеновый транзистор, который будет сверху покрыт еще одним слоем, являющимся обкладкой суперконденсатора, самостоятельно может преобразовать выделяющееся на нем тепло обратно в электроэнергию, которая будет накапливаться в суперконденсаторе изатем расходоваться снова на работу схемы чипа.

В настоящее время маленькие размеры графеновых транзисторов являются главным препятствие для ученых и инженеров, которые занимаются разработкой процесса производства электроники в промышленных масштабах. Несмотря на уже достигнутые успехи в разработке опытных образцов графеновых транзисторов, ученые испытывают большие проблемы в исследованиях тепрературных режимов работы этого транзистора, ведь нанометровый масштаб является малым масштабом даже для таких инструментов как электронный микроскоп. Но поскольку все-таки ученые получают крупицы данных и знаний в этой области, можно надеяться на благоприятный поворот через несколько ближайшихлет в деле реализации энергосберегающей и высокопроизводительной электроники на основе самоохлаждающихся графеновых транзисторов.

Источник

Самособирающиеся наночастицы-терминаторы ищут, перехватывают и уничтожают устойчивые к антибиотикам бактерии.

Бактерии, несмотря на свои малые габариты, отличаются высокой жизнестойкостью. Всякий раз, когда их подвергают обработке новым препаратом, погибает около 99.99 процентов всех бактерий, но оставшиеся 0.01 процента успешно размножаются и ситуация возвращается в самое начало, только с разницей в том, что новые бактерии абсолютно нечувствительны к новому препарату. Как правило, темпы разработки новых лекарственных препаратов не успевают за темпами появления новых видов бактерий, таким образомлюди нуждаются в новом оружии для борьбы с бактериями в медицинском арсенале.

Ученые из IBM Research и Сингапурского института биоинженерии и нанотехнологий (Singapore's Institute of Bioengineering and Nanotechnology) объединились для того, что бы разработать новые самособирающиеся наночастицы, которые могут выборочно обнаружить и уничтожить даже самые стойкие к лекарственным препаратам виды бактерий. Не прибегая к помощи химических соединений, воздействующих на ДНК микроорганизмов, наночастицы уничтожают бактерии просто разрывая в клочья ткань оболочек бактерий.

Проверка работоспособности новой технологии борьбы с бактериями проверялась на бактериях вида MRSA, бактериях, которые очень стойки к воздействию лекарственных препаратов, и которые убивают десятки тысяч людей в год. На представленном рисунке можно четко увидеть то, что делают наночастицы-терминаторы с этими бактериями.

Наночастицы изготовлены из специального полимерного материала. Когда их вводят в кровоток, они самособираются в капли, величиной 200 нанометров. Эти капли обладаютнебольшим положительным электрическим зарядом и благодаря этому притягиваются к бактериям, которые имеют отрицательный электрический заряд, чем они и отличаютсяот клеток человеческого организма. Эти нанокапли обволакиваю мембраны оболочек бактерий и пробивают в них большие отверстия, через которые бактерии"выпускают кишки"и она погибает. После этого нанокапля"отправляется"на поиски нового объекта уничтожения.

Так как каждая нанокапля может поразить множество целей нет необходимости использования их высокой концентрации. По истечению нескольких дней наночастицы разлагаются образом на углекислый газ и не ядовитые примитивные спиртовые соединения, которые выводятся из организма естественным путем.

Трудно сказать, является ли разработанный метод началом"нанотехнологической"смерти для инфекционных заболеваний. Пока еще до конца не ясно, а не повернется ли это оружие против самого человеческого организма, поражая клеточные ткани человека и клетки крови. Но в любом случае, новый метод поиска и физического нападения на бактерии и микроорганизмы является чрезвычайно многообещающим способом борьбы сзаболеваниями. Следующим шагом, который предпримут ученые IBM Research, будут испытания в ходе которых будет выясняться насколько новое нанооружие будет безопасно длячеловеческого организма.

Источник

Силицен - конкурент графену в области наноматериалов.

Графен, самая большая знаменитость в области наноматериалов, в самое ближайшее время столкнется с новым конкурентом. Этим материалом станет силицен, материал в виде одноатомной пленки, но на этот раз из кремния. На встрече Американского физического общества, состоявшейся в Далласе 24 марта 2011 года, физик Антуан Флеренс (Antoine Fleurence) из института науки и технологий в Ишикаве, Япония, представил новый материал и подробно описал технологию его получения.

Антуан Флеренс и его коллеги выращивали листы силицена на поверхности керамической подложки из диборида циркония. Сделанная затем рентгенография показала, что новый материал имеет такую же шестигранную сотовую структуру, как и графен. Но впервые силиценовую пленку удалось получить не японцам, еще в прошлом году Ги Ле Лэ, физику из университета Прованса в Марселе, Франция, удалось вырастить на поверхности серебряного кристалла полосы силицена, шириной 1.6 нанометра.

Данные, опубликованные японцами и группой Ле Лэ, указывают на то, что помимо похожей структуры, графен и силицен обладают рядом и других сходных свойств, в том числеи электрических. Но в исследованиях, проведенных французскими учеными, не было возможности изучить электрические свойства нового материала, ведь пленка была выращена на поверхности серебра, которое является электрическим проводником. Но изоляционная подложка, на которой были выращены листы силицена японскими учеными, даетвозможность ученым сделать прямые исследования электрических свойств нового материала и определить, работают ли те же самые квантовые эффекты, которые дают стользамечательные свойства графену.

Даже если новый материал, силицен, и будет обладать свойствами, подобными свойствам графена, то он вряд ли сможет стать ему достойным конкурентом. Это будет определяться сложностью и дороговизной процесса его производства, в отличие от процесса производства графена. Ведь известно, что российские ученые, которые получили Нобелевскую премию 2010 года в области физики, получили графен, используя лоскут изоленты и графитовый стержень простого карандаша.

Источник

Новый сверхчувствительный чип-наносенсор может определить любое вещество.

Новый тип сенсора может определить и идентифицировать любое вещество в сверхмалых количествах, начиная от одной единственной молекулы. Этот сенсор, измеряющий уровень и исследующий характеристики света, отраженного от молекулы вещества, может стать основой для датчиков, реагирующий на широкий ряд самых разнообразных веществ, начиная от взрывчатых веществ и заканчивая фармацевтическими препаратами.

Создание этого сенсора проводилось учеными Принстонского университета по заказу и под финансированием Управления перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA. Основой нового сенсора является чип, на котором расположены в строгом порядке крошечные столбики, которые вместе представляют собой наисильнейший усилитель света, усиливающий слабый свет, отражающийся от исследуемого объекта. Чувствительность нового сенсора превышает в миллиард раз чувствительность других сенсоров, созданных на базеэффекта Рамана (Raman scattering).

Это достижение является огромным прорывом для устройств на основе эффекта Рамана, который позволяет по анализу отраженного света определить молекулярный состав вещества. Различные группы ученых и исследователей в течение долгих десятилетий пытались использовать в практических целях этот эффект, но он настолько слаб, что его достаточно трудно использовать, применяя продвинутое лабораторное оборудование.

Как уже упоминалось выше, чип содержит множество крошечных металлических столбиков. Усилителями света эти столбики являются благодаря маленьким полостям, на вершине и у основания этих столбиков. На поверхностях этих полостей находятся еще более крошечные наноточки, выступающие в качестве квантовых точек, усиливающих свет.Молекула исследуемого вещества помещается над кристаллом сенсора и освещается лучем монохроматического лазерного света. Отраженные от молекулы фотоны света попадают в вышеуказанные полости, выступающие в качестве ловушек. За время их нахождения там они неоднократно проходят сквозь области наноточек, вызывая появление дополнительных фотонов лавинообразным способом. Именно так и достигается многократное усиление эффекта Рамана, на несколько порядков превышающее достигнутые ранеезначения.

Это устройство, названное D2PA (disk-coupled dots-on-pillar antenna-array), согласно результатам исследований, опубликованным в журнале Optics Express, достаточно легко и дешево в изготовлении. Поэтому у новых датчиков на основе эффекта Рамана, есть необъятный потенциал для применения в самых различных областях науки, техники и производства.

Источник

Нанотрубки будут использваться в обнаружении дефектов материалов

Технологии производства и использования углеродных нанотрубок не является новыми, но они почти не нашли еще широкого практического применения нигде, кроме как в научных лабораториях. Углеродные нанотрубки состоят из графена - однослойного графита, свернутого в трубку. Диаметр таких трубок не превышает нескольких десятков нанометров, длина же их несколько сантиметров. Благодаря такой структуре нанотрубки имеют большую удельную проводимость, что дает возможность использовать их в качестве проводников электрического тока.

Брайан Л. Вардл (Brian L. Wardle), профессор аэронавтики и астронавтики в Массачусетском технологическом институте, вместе с коллегами разработали технологию позволяющуюиспользовать нанотрубки для обнаружения внутренних дефектов композитных материалов. Принцип работы устройства заключается в создании тонкого луча направленнойэнергии для нагревания исследуемой поверхности из материала, содержащего в своем составе углеродные нанотрубки, с последующим включением термографической камеры для отслеживания изменений температуры материала. Такое точечное нагревание позволяет исследовать поверхность быстрее, так как нет необходимости нагревать весь объект.

Таким образом, производство нанотрубок наконец будет иметь практическое применение. В данное время ВВС и ВМФ США проявляет сильный интерес к данной технологии и разработанным устройствам. С их помощью можно более быстро и более качественно производить диагностику и дефектоскопию состояния конструкций, поверхностей летательных аппаратов и морских судов, вовремя обнаруживая даже микроскопические повреждения, невозможные для обнаружения другими способами.

Источник

Новый научный инструмент может"образмерить"и изучить отдельно взятые экземпляры любых наночастиц.

Ученые из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB) разработали новый научный инструмент, способный не только обнаружить в общей массе отдельные экземпляры наночастиц, но и измерить их основные характеристики, такие как геометрические размеры, объем и плотность материала. При этом, новый инструмент позволяет выполнять эти прецизионные измерения с наночастицами, размером в несколько десятков нанометров.

"Наш инструмент открывает широчайшие возможности для дальнейшего развития нанотехнологий и анализа наночастиц в микробиологии"-рассказывает Жан-Люк Фрекен (Jean-Luc Fraikin) из лаборатории Soh в отделе машиностроения UCSB.

Новое устройство, по сути, представляет собой сложную полупроводниковую структуру, нанесенную на подложку из изоляционного материала, на которой так же выгравированы каналы, по которым перемещается жидкость, содержащая исследуемые наночастицы. Быстродействие нового инструмента тоже впечатляет, за одну секунду с его помощьюможно выполнить анализ более полумиллиона частиц. Фрекен сравнивает структуру устройства с наноразмерным турникетом, который пропускает поток частиц по одной, проводя все необходимые замеры по мере продвижения частицы сквозь специальный канал.

Помимо измерения характеристик наночастиц, с учетом сложного состава материала из которого они изготовлены, новый инструмент оказался в состоянии обнаружить дажебактерии и вирусы. При этом он сработал одинаково хорошо в тех случаях, когда эти частицы находились и в среде физиологического раствора, и в крови грызуна.

"Измеритель наночастиц"был разработан в лаборатории Эндрю Клелэнда (Andrew Cleland), профессора физики UCSB, при содействии исследовательской группы Эркки Руослати (Erkki Ruoslaht), профессора из медицинского научно-исследовательского института Сэнфорда-Бернэма в UCSB.

Источник

ДНК-бот - программа и исполнитель одновременно.

Новый крошечный робот, изготовленный и цепочек ДНК, может стать родоначальником нового класса минимашин, которые смогут"нырнуть"в пучины человеческого организма и выполнить там заложенную в них программу. Попытки создания микророботов на основе ДНК продолжаются уже достаточно давно, но этот новый робот является первым, который успешно удалось запрограммировать на выполнение конкретных действий. Программа, в виде последовательности инструкций, закодированная в виде последовательностей цепочек ДНК, позволяет этому роботу действовать совершенно самостоятельно, без какой-либо помощи извне, согласно Эндрю Терберфилду (Andrew Turberfield), ведущему исследователю этого проекта и профессору Оксфордского университета.

Как роботы на основе ДНК, которые были сделаны Терберфилдом в прошлом, новый робот состоит из последовательностей цепочек ДНК, имеющих различное информационное и функциональное назначение. Ключевым моментом нового робота является так называемая"топливная цепочка",молекула, содержащая инструкции программы этого робота. Эта"топливная цепочка"является так же источником химической энергии, которая используется для движения этого робота к заданной точке и для выполнения других операций.

Способность точно управлять перемещением такого робота означает, что этот метод может стать основой для транспортировки фармацевтических препаратов или других материалов в человеческом организме, для выполнения микрохирургических вмешательств и многого другого. Но пока эта технология приобретет такой широкий потенциал,должны быть преодолены множество других, пока еще не решенных, проблем. Основной такой проблемой является окончательная сборка сложного робота из различных элементов на основе цепочек ДНК. Эти элементы, представляющие собой"управляющий компьютер",инструментарий и двигатель, уже существуют и функционируют по отдельности, но в единое целое собрать их не удавалось еще никому. Второй нерешенной проблемой является защита сложного ДНК-механизма от воздействия других материалов и химикатов, находящихся внутри организма, которые могут привести к искажению генетической информации (программы) робота, что в лучшем случае, приведет к полному выходу последнего из строя, а в худшем случае - к совершенно непрогнозируемым последствиям.

Ученые опубликовали детальные результаты своих исследований в выпуске журнала Nano Letters от 9 марта.

Источник

Новая"наносмазка"уменьшит трение в автомобильных двигателях более чем в два раза.

В любом механизме с движущимися частями, будь то двигатель автомобиля, промышленное оборудование или бытовая техника, некоторая часть энергии тратится на преодоление трения, выделяясь в виде тепла в районе трущихся поверхностей. Эти потери, в большинстве случаев не очень значительные, умноженные на общее количество автомобилей и другой техники, выражаются в весьма внушительных цифрах. Новая машинная смазка, изготовленная с применением нанотехнологий, может сократить эти цифры в два раза, снизив затраты на преодоление трения на 55 процентов.

Доктор Гуоджун Луи (Guojun Liu), профессор химии в университете Квинса (Queen's University), изготовил новую чудо-смазку, смешивая лучшие сорта автомобильных смазочных материалов с полимерными наночастицами, размерами около 10 нанометров. Как показало первоначальное компьютерное моделирование и последующие испытания новой смазки в автомобильных двигателях, использование полимерных наночастиц позволило уменьшить трение между трущимися металлическими поверхностями, и затрачиваемую на это энергию, более чем наполовину.

Учитывая обширное применение механизмов с трущимися металлическими поверхностями не только в транспортной отрасли, но и в обрабатывающей промышленности, в лабораториях и исследовательских учреждениях, в строительстве и в сельском хозяйстве, применение новых наносмазок может привести к существенной экономии потребляемой энергии и горюче-смазочных материалов.

Учитывая возможные перспективы применения этой новой технологии и ее высокую эффективность, доктор Гуоджун Луибыл удостоен премии ассоциации инженеров Society of Tribologists and Lubrication Engineers' Captain Alfred E. Hunt Memorial, что вообщем-то, уже говорит само за себя.

Источник

Транзисторы на углеродных нанотрубках откроют эру производства дешевых электронных устройств.

Разработка новой технологии производства транзисторов и логических схем из углеродных нанотрубок может стать началом эры высококачественной, портативной и гибкой электронной продукции, притом по чрезвычайно доступной цене. Именно так считают разработчики этой новой технологии, международная команда ученых из университета Аалто в Финляндии и университета Нагои в Японии. Новая технология позволяет быстро и легко создавать высокоэффективные тонкопленочные транзисторы на основе углеродных нанотрубок, нанесенные на пластмассовое основание.

В последние годы уже были попытки изготовления транзисторов на основе углеродных нанотрубок. Углеродные нанотрубки, обладающие превосходной электропроводимостью и химической стойкостью, считаются одним из самых перспективных направлений развития электроники, ведь опытные образцы транзисторов на основе одной единственной нанотрубки показывают совершенно фантастические результаты. Но, дальнейшее распространение полученных технологий ограничивает тот факт, что некоторые нанотрубки во время процесса"сборки"транзисторов теряют или полностью изменяют свои электрические характеристики.

Инновационный метод производства"нанотрубочных"транзисторов основан не на использовании единственной нанотрубки, а на тонкой пленке, состоящей из множества переплетенных нанотрубок. Нанотрубки выращиваются под давлением в среде природного газа и осаждаются на поверхности фильтра, формируя тончайшую плену. После этого, пленка из нанотрубок переносится на пластиковую подложку, на которой и происходит дальнейшее формирование полупроводниковых структур, являющихся элементами будущих транзисторов и логических схем.

Результаты этих исследований были опубликованы в журнале Nature Nanotechnology от 6 февраля 2011 года.

Источник

Первый в мире программируемый нанопроцессор получает сложную схему из нанопроводников.

Нанокомпьютеры в течение долгих десятилетий были всего лишь мечтой, которую было невозможно реализовать на практике. Теперь, инженеры из Грварда и компании MITRE Corporation сделали огромный шаг вперед в области вычислений на наноуровне, создав первый в мире программируемый нанопроцессор. Практическая реализация нанопроцессора стала возможной благодаря самым последним достижениям в области электроники и нанотехнологий, используя которые удалось разработать и создать стандартные вычислительные блоки, соединив их с помощью нанопроводников в единую сложную схему нанопроцессора.

Согласно материалу, опубликованному в последнем выпуске журнала Nature, эти сверхмалые наносхемы могут быть свободно запрограммированы специальными методами для выполнения широкого набора арифметических и логических функций. Разработанная технология является без ограничений масштабируемой технологией, позволяющей реализовать как совсем крошечные нанопроцессоры, выполняющие ограниченные функции, так и сверхсложные большие схемы процессоров, способных решать достаточно сложные вычислительные задачи. А такой широкий диапазон размеров и возможностей новых нанопроцессоров обусловит возможность их применения во всех областях электроники, начиная от миниатюрных датчиков и бытовой электроники, не говоря уж о миниатюрных компьютерах с большой вычислительной мощностью.

Все вышесказанное не означает того, что завтра весь мир заполонят устройства с такими нанопроцессорами внутри. Естественно, что разработанная технология, несмотряна успешное изготовление и испытания опытных образцов, потребует еще немало времени на окончательную"отшлифовку",на разработку технологического процесса изготовления и промышленного оборудования, способного обеспечить массовое производство нанопроцессоров. Но после того, как это все будет реализовано, а в этом можно не сомневаться, на свете появится совершенно новый вид электроники.

Источник

Покрытие из графеновой пленки позволит изготовить самоочищающиеся стекла.

Команда ученых из университета Вандербилта (Vanderbilt University) разработала технологию использования покрытий из графеновой пленки, которая позволит изготовить самоочищающееся стекло, к примеру лобовое стекло автомобиля, которое не будет требовать необходимости работы дворников для своей очистки. Джеймс Дикерсон (James Dickerson) и егоколлеги разработали методику выращивания графенового покрытия прямо на поверхности стекла, что позволяет придать стеклу высокие водо- и грязеотталкивающие свойства. Благодаря этому капельки воды и частицы грязи не смогут задержаться на стекле и будут скатываться вниз.

"Графеновое покрытие полностью прозрачно благодаря его атомарной толщине, технология его нанесения невероятно проста и дешева"-рассказывает Джеймс Дикерсон. -"Техника и приспособления, использованные нами, могут быть легко переделаны для реализации технологии в промышленных масштабах".

Для создания графенового покрытия ученые использовали технологию электрофоретического смещения, которая широко используется для нанесения различных типов покрытий, в основном, на керамические объекты. Этот метод использует электрическое поле, распространяющееся в жидкой среде, для упорядочивания взвешенных в жидкости наночастиц, из которых и формируется собственно покрытие. Изменяя уровень pH жидкости и напряженность электрического поля, ученым удалось добиться, что атомы углероданачали соединяться на поверхности объектов в графеновую пленку. Используя один набор параметров можно получить чрезвычайно гладкую поверхность, покрытую слоем атомарного углерода. Второй набор параметров позволяет формировать неровное графеновое покрытие, с чередующимися впадинами и вздутиями, что обеспечивает большую шероховатость самой поверхности.

Полученное гладкое атомарное покрытие заставляет воду, попавшую на него, растечься по всей поверхности необычайно тонким слоем, а шероховатое покрытие заставляетводу сворачиваться в крошечные капельки, сбегающие вниз под влиянием силы тяжести.

Использование графеновых покрытий не ограничивается только поверхностями стекла. Используя такую же технологию, можно будет изготавливать покрытие для корпусовсудов, самоочищающейся одежды, антикоррозионные покрытия, фасадные системы и системы защиты от снега различных зданий и построек. А ученые, возглавляемые ДжеймсомДикерсоном, собираются разработать подобную технологию нанесения покрытий из флурографена, фторированной версии графена, которая представляет собой двухмерныйтефлон. А, как известно, тефлоновые покрытия обладают чрезвычайно высокими водоотталкивающими свойствами.

Источник

Исследования свойств графена могут помочь физикам проникнуть в тайны бозона Хиггса.

Согласно новым исследованиям, графен, новый, многообещающий в разных областях, материал, может помочь ученым-физикам ответить на некоторые вопросы, связанные с бозоном Хиггса, самой загадочной и неуловимой частицей нашей Вселенной. Когда графен, представляющий собой материал из углерода, толщиной в один атом, подвергается сжатию или растяжению, он начинает колебаться. Эти колебания связаны с изменением энергетического потенциала самого графена. В результате этих колебаний происходитнарушение симметрии кристаллической решетки графена, а результатом этих колебаний становятся устойчивые волновые эффекты.

Пабло Сан-Хосе (Pablo San-Jose), Франсиско Гинея (Francisco Guinea) и Хосе Гонсалес (Jose Gonzalez) из Мадридского института материальных наук (Madrid's Institute for Material Science), считают, что нарушения симметрии при колебаниях графена являются аналогичными нарушениям симметрии пространства и материи, имевшим место во время Большого взрыва. Ученые предполагают, что в ранние моменты, непосредственно предшествующие Большому взрыву, все четыре фундаментальных силы, существующие в современном материальном мире, были единой силой. Но горячее и чрезвычайно плотное состояние вещества в момент взрыва вызвало нарушение симметрии, в результате которого вышеупомянутая единая сила разбилась на силу гравитации, силы электромагнетизма, силы слабых и сильных ядерных взаимодействий.

Согласно Discovery News, это явление называется областью Хиггса (Higgs field), которая имеет непосредственное отношение к бозону Хиггса, а сутью этой области является переходный период, когда материя переходит из высокоэнергетического состояния к обычному, материальному состоянию. В мире физики вышеупомянутые эффекты называются"Эффектом сомбреро"или"Эффектом мексиканской шляпы".

Так вот, вернемся опять к графену. Результат реакции графена на растяжение или сжатие, подобна тому, что происходит когда сжимается область Хиггса, вызывая нарушение симметрии Вселенной, только в локальном микроскопическом масштабе. Изучение волновых эффектов, возникающих в графене, может дать ученым некоторые намеки и подсказки об области Хиггса и о бозоне Хиггса. Ведь физики уже сейчас знают, что волновые эффекты в графене возникают не только в результате физического воздействия. Колебания и эффекты меньшей амплитуды возникают даже и при незначительных температурных колебаниях.

Все вышесказанное не значит того, что изучение крошечных графеновых пленок может заменить огромный Большой Адронный Коллайдер (БАК) в деле обнаружения бозона Хиггса. Но эти исследования могут помочь в решении некоторых загадочных физических уравнений из области квантовой физики и квантовой механики.

Источник

Будущее электроники: молибденит - материал, превосходящий своими свойствами кремний и графен.

Как говорится, все новое - хорошо забытое старое. Еще во времена начала эры радиотехники для изготовления простейших детекторов использовалсямолибденит, полупроводниковый материал естественного происхождения.Той поры прошло много времени, и молибденит был вытеснен из области полупроводниковой техники германием и кремнием. Его применение ограничивалось только в качестве легирующей добавки при варке стали и присадки к смазочным материалам. Но, сейчас ученые, вооруженные самым современным исследовательским оборудованием, котороепредоставляет им широчайшие возможности, вновь обратили на этот, незаслуженно забытый материал, пристальное внимание. Последние исследования электрических и полупроводниковых свойств молибденита (MoS2) показали, что если использовать весь его потенциал в этой области, то он легко сможет превзойти кремний и даже графен, которому пророчат большое будущее.

Швейцарские исследователи из Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) нашли, что самым главным преимуществом молибденита по сравнению с кремнием является толщина молекулярноголиста этого материала. Лист молибденита состоит из слоя атомов молибдена, окруженного с двух сторон слоями атомов серы."Такая тончайшая структура материала делает его очень перспективным и удобным для использования в областях электроники и нанотехнологий. У молибденита есть огромный потенциал для того, что бы на его основе можно было изготовить очень маленькие и эффективные транзисторы, светодиоды и панели солнечных батарей"-говорит Андраш Кис (Andras Kis), профессор из EPFL. -"Лист молибденита, толщиной 0.65 нанометра, может пропустить сквозь себя такой же поток электронов, как и кремний, толщиной 2 нанометра. Но современные технологии не позволяют получить листы из кремния толщиной 2 нанометра".

Помимо этого, электронам для преодоления потенциального барьера полупроводника из молибденита требуется энергия всего в 1.8 электронвольт. Поэтому при включении ивыключении такие транзисторы будут рассеивать в 100 тысяч раз меньше энергии, чем их кремниевые аналоги.

Даже свойства графена, этого самого перспективного с точки зрения многих ученых материала, меркнут перед свойствами молибденита. Как известно, в полупроводниках существует так называемаязапрещенная зона,благодаря наличию которой эти материалы и обладают полупроводниковыми качествами. Молибденит так же имеет запрещенную зону, при этом с небольшим энергетическим потенциалом, что дает ему явное преимущество перед графеном, который не имеет запрещенной зоны и ее искусственное создание является достаточно сложной проблемой.

Исследования ученых EPFL, демонстрирующие потенциал молибденита для использования в полупроводниках и электронной технике, опубликованы в журнале Nanotechnology Nature.

Источник

Точка зрения IBM - графен не сможет стать заменой кремнию в компьютерных процессорах..

Проводя различные исследования и опыты с графеном, ученые корпорации IBM пришли к выводу о том, что в ближайшем обозримом будущем графен не сможет стать полноценнойзаменой кремнию, на основе которого изготавливаются все кристаллы современных микропроцессоров."Графен, в том виде, в котором он сейчас имеется, и с имеющимися сегодня технологиями, не может стать заменой кремния в режимах дискретных цифровых вычислений"-заявил Ю-Минг Лин (Yu-Ming Lin), представитель корпорации IBM.

Майк Мейберри (Mike Mayberry), один из директоров IBM, курирующий направление разработки новых компонентов и технологий, подтвердил все вышесказанное и добавил, что свойства кремния, как основного полупроводникового материала, удовлетворяют всем современным и перспективным требованиям."Микроэлектронная промышленность имеет огромный опыт по работе с кремнием и пока что нет никаких планов что-либо менять в этой области".

Графен, имеющий высокую электропроводность и другие уникальные свойства, давно рекламируется как преемник классических полупроводниковых материалов. Да, в действительности, в лабораториях корпорации IBM были созданы образцы графеновых транзисторов, способных работать на частотах до 100 ГГц. Но, согласно Ю-Минг Лиину, графеновые транзисторы имеют некоторые отличия от кремниевых, они никогда не входят в режим насыщения, что делает неприемлемым их использование в микропроцессорах.

Однако, будущее у графеновых транзисторов все-таки имеется. Они могут служить дополнением к кремниевым полупроводниковым схемам, т.е. стать частью гибридных схем, работающих с высокочастотными аналоговыми сигналами, таких как микросхемы всевозможных усилителей, радиочастотных приемников и передатчиков.

Источник

Замороженный дым - самый легкий твердый материал в мире.

Исследователи создали новый вид материала, который имеет самую маленькую плотность, невероятную прочность и огромную площадь активной поверхности. Этот материал,названный"замороженный дым"(frozen smoke),получил название из-за его полупрозрачного вида. Материал относится к классу аэрогелей, в которых жидкие гелевые компоненты заменены газовыми. Полное название этого материала -"Multiwalled Carbon NanoTube (MCNT) aerogel",а применить этот материал можно для изготовления электронных компонентов, элементов химических реакторов, датчиков для обнаружения токсичных веществ и других загрязнителей окружающей среды.

Аэрогели уже давно применяются людьми для изготовления теплоизоляции окон и зданий, для изготовления различных фильтров и всевозможных бытовых устройств. Но все предыдущие виды аэрогелей изготавливались преимущественно из кварца, оксидов металлов, полимеров и углеродистых соединений. Впервые в истории, с материалом MCNT, ученые преуспели в создании аэрогеля из углеродных нанотрубок.

Получить материал MCNT удалось, заменив жидкие компоненты влажного материала MWCNT, так же основанного на углеродных нанотрубках, специально подобранной газовой смесью. После распыления удалось получить прочный материал с плотностью всего 4 мг. На кубический сантиметр. Благодаря тому, что углеродные трубки чрезвычайно гибки, новый материал так же обладает невероятной гибкостью и пластичностью, он может растягиваться приблизительно в тысячу раз. Аэрогели MCNT - превосходно проводят электричество, что имеет огромный потенциал для их использования в качестве компонентов электронных устройств.

Отчет, содержащий данные о технологии производства аэрогелей MCNT и результаты тестов по определению свойств этого материала, будет опубликован в журнале ACS Nano.

Источник