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