Поделиться
ЕС, Япония, США выбрали цель для ИТ-инвестиций
Наноустройства постепенно выходят из лабораторий. С их «проникновением» в реальное производство связывают большие надежды, в том числеЕвропейский Союз (ЕС), вслед за Японией и США, так же сделал ставку на развитие нанотехнологий. Недавно были обнародованы планы ЕС в области дальнейшего развития и расширения наноисследований. Нанотехнологическая программа Евросоюза призвана разработать национальную стратегию для расширения исследований в нанообласти. Основная цель — не упустить свой шанс на формирующемся и быстрорастущем рынке, объем которого некоторые эксперты оценивают в $1 трлн. к 2015 году.
Важным шагом, который был сделан в конце мая, стало принятие стратегии развития нанонтехнологий в ЕС до 2013 г. Признавая нынешнее отставание ЕС от США и Японии, Еврокомиссия выделяет из бюджета до 2006 г. на развитие нанотехнологий 1,3 млрд. евро. При этом до 2010 г. рекомендуется утроить бюджетные ассигнования в этой сфере и привлечь крупные средства со стороны частных инвесторов.
В представленных документах Евросоюза приводится впечатляющий список устройств создания на
Дисплей: тонкий и гибкий, как бумага
 Фрагмент гибкой органической платы с добавлением транзисторов. Большой оранжевый объект на рисунке — органический кристалл, который формирует слой проводника для транзисторов. |
Сегодня все больше внимания уделяют пластиковым компьютерным микросхемам, что обусловлено их удобством применения в микроэлектронике. Это гибкие пластиковые мониторы, электронная бумага, гибкие персональные компьютеры и многое другое. Причем технология изготовления органических микросхем обещает, что они будут дешевыми.
Однако до сих пор такие устройства в массовой промышленности не появились. Почему? Дело в том, что пластик характеризуется низкой мобильностью электрических зарядов. Исследователи из Lucent Technologies’ Bell Laboratories, Rutgers University и из University of Illinois открыли, что ориентация кристаллических органических полупроводников, размещенных в пластике, играет большую роль в увеличении производительности транзисторов, выполненных на этой основе.
Таким образом, была разработана простая технология производства транзисторов из хрупкого органического материала на гибкой полимерной основе. Здесь достигнута рекордная мобильность заряда для пластиковых гибких устройств.
Ориентация проводящего кристалла по отношению к транзисторным электродам определяет быстродействие их работы. Технология, разработанная исследователями, может использоваться для дешевого массового производства органических транзисторов и светоизлучающих диодных матриц. Этот метод (исследователи назвали его ламинационным) будет использован в современной практике через три или четыре года, утверждает Rogers.
Гибкий органический дисплей
(Flexible Organic Light Emitter Display,
Япония преуспела в создании гибких солнечных батарей и
 Гибкая сверхтонкая солнечная батарея |
Компания Sharp изготовила солнечную батарею в виде пленки толщиной от 1 до 3 микрометров — то есть, от одной до трех тысячных миллиметра. Это меньше современных аналогов примерно в сто раз.
Компания собирается начать промышленное производство новинки уже в текущем, 2004 г.
Слоями солнечных батарей планируется покрывать мобильные телефоны, автомобили и даже специальную одежду. Также возможна интеграция этих батарей с новыми
Пленка гибкой сверхтонкой солнечной батареи площадью в две визитные карточки весит всего один грамм и обладает мощностью в 2,6 ватт. По словам разработчиков, этого уже достаточно, чтобы обеспечить электропитанием велосипедный фонарь.
Нанотранзисторы на основе нанотрубок
Как известно, различные нанотранзисторы существуют с 2001 года, когда IBM представила первый одноэлектронный транзистор. С тех пор было сделано много инноваций в технологии одноэлектронных транзисторов на основе нанотрубок.
Нанотранзистор модели 2001 года на основе нанотрубок
Однако, недавно исследователи смогли интегрировать такие устройства с обычными полупроводниковыми устройствами. Тем самым, был открыт путь к применению нанотранзисторов в обычной электронике.
 Модель нового нанотранзистора от Delft University of Technology (Нидерланды) |
Рассмотрим детально одну из моделей нанотранзистора, разработанную исследователями в Delft University of Technology, Нидерланды. Исследователи из этого университета представили изящную конструкцию нанотранзистора на основе нанотрубок. При этом в нанотранзисторах также используются нанотрубки.
Особенность нанотранзистора этой модели — хорошая емкостная связь между нанотрубкой и затвором, усиливающая донорство как электронов, так и дырок (p- донорство и n- донорство), а также — распространение заряда вдоль нанотрубки на большие (для наноэлектроники) расстояния.
Изготовленные университетскими исследователями устройства продемонстрировали высокую частоту переключений (on/off >105), коэффициент усиления >10, работая при комнатной температуре. Ученые собрали на основе новых нанотранзисторов одно- двух- и трехтранзисторные логики. Затем исследователи сконструировали на основе новых устройств инвертор, логическое
На модели и микрофотографиях можно увидеть, насколько проста архитектура этого транзистора. Благодаря такой архитектуре можно легко конструировать различные логики и объединять их в сложные цепи.
Учитывая то, что на сегодняшний день существуют многочисленные новые методы интеграции полупроводниковой техники в пластиковые покрытия, а также созданы полупроводниковые светодиодные матрицы из нанотрубок, — можно смело утверждать, что компьютеры недалекого будущего будут представлять собой гибкие массивы из нанотранзисторов и дисплеев на основе нанотрубок. Недаром в настоящее время открываются заводы по их производству и инвестируются деньги в исследования свойств многослойных нанотрубок. Но пока не совсем понятно, как создать нужный нанотранзистор из многослойной нанотрубки, сконструированной определенным образом. Такие проекты существовали в 2000–2001 годах, но они остались не реализованными в массовом производстве
Вполне возможно, что через определенное время, при развитии подобной технологии, микросхемы и платы можно будет печатать на специальном принтере высокого разрешения, заправив его полотном из нанотрубок в качестве бумаги. Тот же принтер напечатает и светодиодную матрицу. Фактически, можно будет печатать компьютеры целиком. Новая технология, предложенная исследователями из Duke University, проста в изготовлении и имеет перспективы интеграции в современную кремниевую электронику.
Дан Шлитц (Dan Schlitz) и его команда год назад выиграли первый приз на 16-м ежегодном соревновании Burton D. Morgan Entrepreneurship Competition с
По словам исследователей, их кулеры, изготовленные по патентованной технологии, могут быть встроены напрямую в металлический радиатор, размещающийся на микросхемах. Это и обеспечит быстрый отвод тепла. Исследователи первыми использовали воздухоохлаждающую технологию. Ее способности близки к водным охладителям — 40 Ватт на квадратный метр. Исследования ученых субсидированы Национальным научным обществом США.
 Прототип устройства памяти "многоножка" (Millipede) |
Промышленное производство устройств магнитной записи на жесткие диски, доход от которого только в США составляет более $30 млрд. в год, может существенно измениться. За последние 10 лет значительно возрасли возможности регулирования с атомной точностью роста одномерных наномасштабных структур.
Исследователи отмечают, что их высокая эффективность наноэлектронной памяти связана с резким увеличением плотности (от 5 до 100 раз) и скорости (от 10 до 100 раз) записи, а так же — существенным снижением энергопотребления (более, чем в 50 раз). Определенные успешные шаги в этом направлении уже сделаны. Так некоторое время назад компания IBM заявила, что прототип устройства памяти «многоножка» (Millipede), будет первым коммерческим квантовым устройством хранения данных. Предполагается, что эта переломная технология завоюет рынок к 2006 г. или 2007 г. «Это первое реально сконструированное наноустройство для хранения данных», — сообщил Йоханнес Вайндлен (Johannes Windeln), менеджер проекта «Многоножка». Само устройство состоит из записывающей матрицы манипуляторов и среды хранения информации.
Конструктор устройства Марк Ланц (Mark Lantz) рассказывает, что устройство состоит из матрицы, включающей в себя 4096 кантилеверов, выполненных как устройства чтения/записи (подобные кантилеверы используются сейчас в электронных и
Более того, Вайндлен заявил, что IBM уже способна изготовить «многоножек» в серийном исполнении на базе кремниевых МЭМС. Однако «многоножка» — не простой жесткий диск, где головки не прикасаются к магнитной поверхности. «Многоножка» представляет собой «чистую» цифровую технологию. Принцип ее работы можно сравнить с работой старых проигрывателей грампластинок, в которых считывающая вибрирующая игла скользила по борозде, несущей информацию. Только у «многоножки» есть ряд кантилеверов, которые скользят по поверхности хранения данных, на которой есть углубления, кодирующие 1 и 0. Таким образом, отклонения кантилеверов от равновесного положения переводятся в набор 0 и 1. «Многоножка» спроектирована таким образом, чтобы умещаться в SD
Ситуация с «многоножкой» — лишь один пример общей тенденции развития устройств хранения данных. Так, нанокомпания Nantero, специализирующаяся на изготовлении молекулярной памяти на основе нанотехнологий, и компания LSI Logic, занимающаяся производством специализированных микрочипов, недавно анонсировали начало переоборудования одной из производственных линий под производство новых чипов памяти по технологии Nantero. Эта производственная линия представляет собой стандартную полупроводниковую, но с небольшими дополнениями, которые связаны с технологией Nantero. Здесь будет производиться
Сейчас существует много видений наноэлектроники будущего1. Одни из них основаны на квантовых компьютерах, другие — на ДНК и протеиновых машинах, но механокомпьютеры и механическая логика остаются «классикой» нанотехнологии.
Нанокомпьютер — это устройство нанометрических размеров, способное производить логические операции. Так как физика наномира затрудняет создание электронных компьютеров, то Эриком Дрекслером был предложен проект механокомпьютера. В нем все логические операции, хранение и обработка информации производятся с помощью последовательных движений системы стержней (как в счетных машинах Блеза Паскаля).
Используя нанотехнологически измененные материалы (например, алмаз или сапфир), можно добиться высокой скорости распространения информации. Дрекслер предложил детальное описание такого компьютера на основе механотранзисторов, причем размеры подобного устройства составляют всего 400х400х400 нм. При этом его вычислительная мощность — 1016 операций в секунду, что можно приравнять к производительности современного персонального компьютера Pentium II с тактовой частотой 1–1,3 ГГц. Если представить себе такой механокомпьютер в сравнении с красной кровяной клеткой (эритроцитом), то эритроцит будет больше в 10–15 раз.
Свидиненко Юрий, специально для CNews.ru / Новости нанотехнологии и нанобизнеса
- Превращение материи в программу: «Квантовая точка — это электронное устройство, способное „захватывать“ электроны и удерживать их в малом пространстве. Электроны при этом ведут себя как отдельные стоячие волны, так же, как они ведут себя в атомах. „Искусственный атом“ — электронное облако, удерживаемое вышеуказанным образом. „Искусственный атом“, в отличие от обыкновенного, не имеет ядра, однако его свойства в целом схожи с обычным атомом. Если из большого количества „искусственных атомов“ произвести
bulk-структуру (объемную структуру) по типу кристаллической решетки полупроводника, то новый материал будет иметь другие свойства. Так, такой „полупроводник“ может вести себя и как металл, и как диэлектрик. При этом такие характеристики, как цвет, прозрачность, теплопроводность, и магнитные свойства вещества, также могут изменяться в реальном времени». Таково предварительное описание «программируемой материи» и сверхчипов, которые, без сомнения, будут сконструированы в 2010–2012 гг. c помощью молекулярной нанотехнологии.
Короткая ссылка
