`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Что для вас является метрикой простоя серверной инфраструктуры?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Нанопроволочная решетка улучшает производительность ЖК-дисплеев

Замена одного из линейных поляризаторов в ЖКД на поляризатор из нанопроволочной решетки помогла исследователям из Университета Центральной Флориды (США) создать более тонкий и более энергоэффективный дисплей. Команда надеется, что в сотрудничестве с производителем ЖКД Chi-Mei Optoelectronics сможет в скором времени построить опытный образец.

«Когда мы впервые заменили нижний линейный поляризатор в ЖКД на нанопроволочную решетку, то обнаружили, что это позволяет делать более яркие, тонкие и дешевые устройства с такими же углами зрения, как и традиционные», - сказал Чжибин Ге (Zhibing Ge), исследователь из флоридского Колледжа оптики и фотоники.

В обычном ЖКД жидкокристаллическая ячейка представляет собой сэндвич с двумя листами линейных поляризаторов толщиной около 200 нм каждый. Поляризатор отражательного типа также размещается между нижним листом линейного поляризатора и блоком подсветки. Недостаток такой конструкции заключается в том, что два листа поляризаторов поглощают часть света.

Теперь команда из Флориды заменила отражательный поляризатор и нижний поляризатор одним из нанопроволочной решетки. В результате повысилась яркость и уменьшилась толщина панели.

СТМ формирует графеновые наноструктуры

Исследователи из Венгрии и Бельгии разработали наиболее точную нанолитографическую технику. В основе метода лежит использование зонда сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) для формирования тонких наноструктур (лент) на листе графена. Техника позволяет строить полные рабочие цепи и избегает недостатков традиционного метода сборки индивидуальных строительных блоков, таких как углеродные нанотрубки. С ее помощью можно создавать наноструктуры с желаемой атомной структурой и, следовательно, с хорошими электронными свойствами.

Техника позволяет «выкроить» материалы требуемой формы и размера в масштабах наношкалы. По словам Левенте Топасто (Levente Tapasztó), это огромный шаг вперед, поскольку предыдущий метод для построения наноразмерных электронных устройств опирался на поиск подходящих блоков, таких как углеродные трубки с корректной структурой.

СТМ формирует графеновые наноструктуры

Команда изготовила наноструктуры посредством бомбардировки листа графена электронами, испускаемыми зондом атомной толщины, позиционируемом лишь на несколько ангстрем над поверхностью. Такой «локальный доступ» обеспечивает высокую точность метода.

Впервые стало возможным с помощью управления шириной и кристаллографической ориентацией наноленты полностью сконструировать ширину запрещенной зоны графена. Это позволит базированным на графене электронным устройствам функционировать при комнатной температуре.

Топасто заявил, что разработанный метод предоставляет все возможности для изготовления функциональных наноэлектронных цепей из графена. Это может рассматриваться как следующий шаг в создании наноразмерных электронных устройств, поскольку позволяет создавать не только индивидуальные наноструктуры, но и сложные наноархитектуры.

Квантовое шифрование на пороге коммерческого использования

Международная группа исследователей и австрийское отделение Siemens продемонстрировали в Вене передачу сообщения с квантовым шифрованием через коммерческий телекоммуникационный канал. Этот эксперимент приблизил технологию к коммерческой реализации.

Демонстрация выполнялась на шести сетевых узлах, соединенных восемью каналами со стандартными интерфейсами, используемыми в телекоммуникационной индустрии. Семь из них были оптоволоконными длиной от 6 до 85 км, а восьмой был воздушно-оптический. Для генерации ключей применялись шесть различных методов квантового шифрования. Демонстрация включала генерацию и передачу ключей по сети, а также их использование для безопасных коммуникаций.

Для получения ключей для шифрования фотоны переводились в определенное квантовое состояние и передавались между узлами сети. Кванты света регистрировались и обрабатывались методом, предусматривающим наличие идентичных наборов случайных ключей шифрования всеми участниками коммуникаций.

Группа полагает, что технология квантового шифрования данных в сетях могла бы быть использована телекоммуникационными компаниями для предоставления инновационных сервисов и продуктов.

Весы для атомов

Физики из США построили устройство, которое может определить массу объектов столь легких, как один атом золота.

Устройство работает посредством присоединения интересующего объекта к нанотрубке с двойной оболочкой, полученной свертыванием двух листов углерода толщиной в один атом каждый. Присоединенный объект уменьшает частоту колебаний нанотрубки, которая изменяется пропорционально его массе.

Устройство, названное наномеханический масс-спектрометр, было создано Кенни Йенсеном (Kenny Jensen), Алексом Зеттлом (Alex Zettl) и коллегами из Калифорнийского университета в Беркли.

Один конец двустенной нанотрубки толщиной около 2 нм и 200 нм в диаметре присоединялся к отрицательно заряженному электроду, тогда как другой свободно колебался подобно трамплину для прыжков в воду. Положительно заряженный электрод располагался вблизи свободного конца нанотрубки, и электроны могли течь от конца нанотрубки к положительному электроду. Значение величины тока зависит от частоты колебаний нанотрубки. Измеряя этот ток, команда могла наблюдать изменения частоты и таким образом определять объекты, попадающие на нанотрубку.

Хотя это и не первое такое наномеханическое устройство для измерения массы, большинство других изготавливается из кремниевых материалов и имеют резонаторы, которые намного толще и тяжелее, чем углеродная нанотрубка. Это значит, что они менее чувствительны к очень малым изменениям массы.

Исследователи тестировали свое устройство посредством введения небольшого количества атомов золота в вакуумную камеру, в которой оно находилось, зная, что некоторые из них попадут на колеблющуюся нанотрубку.

Место и время попадания каждого индивидуального атома на нанотрубку является случайным процессом, что означает, что частота претерпевает нерегулярные скачки. Для изучения этих изменений команда использовала статистический анализ, в результате которого можно было вычислить массу одного атома золота. Анализ показал, что масса атомов составляет 0,29 ± 0,05 зг (зептограмм, 10 -21 г). Это хорошо согласуется с принятой массой 0,327 зг, измеренной традиционными масс-спектрометрами.

Чувствительность прибора не столь высока, как у традиционных масс-спектрометров, однако в последних для измерений необходимо ионизировать атом или молекулу, а затем ускорить ее с помощью электрического и магнитного полей. В предложенном методе этого не требуется, поэтому он может быть использован для изучения больших и неустойчивых молекул, которые могут разрушиться в масс-спектрометре.

КМОП не будет замены в ближайшие два десятка лет

Такое мнение высказал на SAME Forum, прошедшем во французском София-Антиполисе, Дэннис Басс (Dennis Buss), возглавляющий научные разработки в Texas Instruments.

Оглядываясь на 38-летнюю историю разработок в области масштабирования микросхем, Басс отметил, что каждая генерация сокращала размеры на 70 %, удваивала плотность транзисторов, увеличивала стоимость пластин на 20 % и снижала стоимость чипов на 40 %. В последнее время смена поколений происходит каждые два года.

По сравнению с 1970 годами тактовая частота увеличилась в 10 тыс. раз, рассеяние энергии – в тысячу раз, стоимость материалов – в сто раз. С другой стороны, доход от продажи ИС во всем мире вырос в 400 раз (с 700 млн. долл. до 270 млрд. долл.), а от продаж электронных устройств – в 25 раз (с 70 млрд. долл. до 1,6 трлн. долл.).

Существуют три причины для перемен, отметил Басс в своем выступлении. Первая – изолятор затвора достиг толщины в несколько атомных слоев и не может быть значительно уменьшен. Вторая – вариации в параметрах транзисторов от одного устройства к другому увеличиваются. Третья заключается в том, что стоимость разработки нового продукта на базе передовых технологий увеличивается. «Когда я пришел в TI, я мог разработать чип от начала до конца. Сегодня для этого создаются команды из сотен специалистов», - сказал он. Далее Басс добавил: «По моему мнению, дальнейший прогресс на этом пути упирается не в стенку, как говорят некоторые, а тонет в болоте. Мы должны выжать из КМОП-технологии все, что можно, а затем изобрести электронику нового поколения. Я полагаю, что ограничения КМОП не вызовут сворачивание индустрии. Медицинская электроника, извлечение энергии из нетрадиционных источников, производство и сбережение энергии не нуждаются в 10-нанометровых технологиях».

Говоря о перспективах наноэлектроники, Басс сказал, что, по его мнению, не существует технологий в этой области, которые могли бы заменить КМОП по крайней мере до 2030 г.

Новый материал позволит создать универсальный лазер

Кристалл, легированный цезием, цирконием, фосфором и селеном, может складывать, вычитать и удваивать частоту лазерных лучей, что позволяет устройству с двумя лазерными источниками генерировать набор используемых в оптических коммуникациях длин волн.

«Современные лазеры в основном ограничены шестью частотами, а новый материал будет удваивать частоту в далекой видимой, ближней инфракрасной и инфракрасной областях спектра, - объясняет Меркури Канатзидис (Mercouri Kanatzidis) из Аргоннской национальной лаборатории. – Он не только удваивает частоты, но при использовании двух лазеров может их складывать и вычитать».

Исследователи полагают, что новая технология может быть использована в сенсорах для определения биологического и химического оружия.

Приведем некоторые детали открытия. После комбинации циркония, фосфора и селена, ученые обнаружили, что новый материал приобрел способность удваивать частоту, а при добавлении калия, рубидия или цезия – складывать и вычитать частоты. Наилучшие же характеристики показала смесь с цезием – CsZrPSe6.

Исследуя структуру нового материала, ученые обнаружили, что он естественно растет в форме длинных индивидуальных волокон, что делает его отличным кандидатом для выращивания оптических волокон. Возможно, полученный результат в недалеком будущем существенно изменит способы генерирования основных телекоммуникационных частот в оптических коммуникациях.

Новое состояние материи обнаружено в «транзисторе»

Могут ли неизвестные типы электронных кристаллов помочь электронике будущего?
Исследователи из Университета МакГилла (McGill University) открыли новое состояние материи – квазитрехмерный электронный кристалл – в материале, очень подобном тому, из которого изготовляют современные транзисторы. Это открытие может быть «с колес» привлечено к разработке новых электронных устройств. Сегодня количество транзисторов, которое втискивают в один компьютерный чип, удваивается приблизительно каждые два года. Но рано или поздно свое слово скажут физические ограничения, налагаемые квантовой физикой.

Это открытие и другие подобные попытки могут помочь электронной индустрии, использующей традиционную технологию изготовления, приблизиться к квантовым пределам примерно через десятилетие.

Работая с одним из самых чистых полупроводниковых материалов, исследователи открыли квазитрехмерный электронный кристалл в образце, охлажденном до сверхнизких температур, – в 100 раз ниже, чем межгалактическое пространство. Материал затем был помещен в самое мощное магнитное поле, которое можно создать на Земле.

Здесь нужно заметить, что двумерные электронные кристаллы были открыты в лабораторных условиях в 1990-х годах, а предсказаны еще в1934 г. знаменитым венгерским физиком Юджином Вигнером.

Представьте себе сандвич, в котором ветчиной служит слой электронов. В двумерном электронном кристалле электроны сдавлены между двумя материалами и могут двигаться только в плоскости.

Однако вплоть до случайного открытия д-ром Гийомом Жерве (Guillaume Gervais) в 2005 г. никто не предсказывал существования квазитрехмерных электронных кристаллов.

«Мы решили «пощипать» двумерный кристалл путем внесения его в очень сильное магнитное поле», - объяснил Гийом Жерве. В результате этого произошла удивительная трансформация двумерной электронной системы внутри полупроводникового материала в квазитрехмерную систему.

Получены новые данные о краевых эффектах при перемагничивании

По мнению исследователей из США и Великобритании, перемагничивание в определенных типах наноструктур сильно зависит от краев материала. Они показали, что дефект, вызванный процессом изготовления наноструктур, может изменить магнитные свойства краев, что в итоге воздействует на всю наноструктуру. Это результат является важным в области технологий записи и спинтроники, в которых перемагничивание должно быть управляемым и предсказуемым.

По мере того как технологии магнитной записи и спинтроники переходят на перпендикулярно намагниченные наноструктуры, краевые эффекты будут становиться все более заметными и в некоторых случаях полностью определять магнитные свойства финальных структур.

Джастин Шоу (Justin Show) с коллегами из Национального института стандартов и технологии (NIST) в Боулдере (штат Колорадо) получили свои результаты путем сравнения магнитных наноструктур из одного магнитного материала (многослойной структуры из кобальта/палладия), но изготовленных посредством двух разных процессов. Один включал вытравливание наноструктур из непрерывного слоя, тогда как другой – осаждение материала на заранее структурированный субстрат. Первый процесс вводил дефекты на краях, тогда как второй вызывал минимальные нарушения.

Сравнивая зависимость перемагничивания от размеров и температуры, исследователи обнаружили, что краевые дефекты изменяют механизм перемагничивания и свойства образца. Эти свойства краев будет трудно не учитывать по мере того как исследования сосредоточиваются на материалах с перпендикулярной намагниченностью, потому что современная литография позволяет получать все меньшие и меньшие наноструктуры.

Ультрафиолетовый лазер может строить структуры поатомно

Лазерная система, излучающая свет с длиной волны 326 нм, является идеальным инструментом для манипуляции группами из трех атомов, таких как индий, – к такому выводу пришли исследователи из Боннского Университета (Германия). Метод выглядит особенно многообещающим для поатомного построения наноструктур (Atomic Nanofabrication, ANF) – способа точной манипуляции и прямого осаждения атомов с использованием лазерного луча.

Ученые экспериментировали с охлажденным с помощью лазера пучком атомов индия. Их цель заключалась в создании трехмерного структурированного кристалла (In,Al)As с периодически модулированной концентрацией индия. Это позволило бы создавать полностью трехмерные наноструктуры с помощью ANF.

Хотя потенциальные возможности ANF известны, они опираются на наличие лазеров, излучающих свет в коротковолновом ультрафиолетовом диапазоне, с длиной волны, соответствующей переходам, обнаруженным в группе из трех атомов. В индии, например, переходы совершаются при длине волны 325,6 нм. Именно потому Цзя-Инь Ким (Jae-Ihn Kim) и его коллега Дитер Мешеде (Dieter Meschede) разработали основанный на оптоволокне источник света, который утраивает частоту, или втрое укорачивает длину волны -  с 977 до 326 нм.

Система начиналась с диодного лазера с внешним резонатором, излучающего свет с длиной волны 977 нм. Это излучение затем расщеплялось и подавалось на два независимых оптоволоконных усилителя, каждый из которых базировался на легированном иттербием оптоволокне с двойной оболочкой.

После усилителей, один луч света подавался во внешний резонатор, где его частота удваивалась (длина волны  - 488 нм). Второй луч с длиной волны 977 нм из второго усилителя и луч с удвоенной частотой (488 нм) затем соединялись в двойном объемном резонаторе, в результате чего за счет генерации суммарной частоты получался луч с длиной волны 326 нм.

По мнению Кима, в долгосрочной перспективе может быть сконструирован источник одиночных атомов индия, с помощью которого можно будет создавать структуры более точно – атом за атомом.

Светодиоды, покрытые наносферами, излучают белый свет

В типичном случае производители чипов получают белый свет, покрывая синие светоизлучающие диоды слоем фосфора или путем оптического смешения излучения красного, зеленого и синего цветов. RGB-подход является более эффективным в терминах светового выхода, но комбинирование цветов в правильных пропорциях может представлять определенные трудности. Наоборот, фосфорное покрытие сделать легче, но оно снижает световой выход благодаря энергетическим потерям, вызванными преобразованием, понижающим частоту (сдвигом Стокса).

Техника, разработанная Энтони Цоем (Anthony Choi) с коллегами из Университета Гонконга, очень напоминает улучшенный вариант метода покрытия фосфором. Она, правда, тоже не устраняет потерь при таком же стоксовом сдвиге частот, но обеспечивает излучение белого света высокой однородности, как показали испытания прототипов устройств.

Чтобы изготовить свои устройства, исследователи использовали покрытие, содержащее смесь зеленых и красно-оранжевых наносфер, нанесенное на микросветодиоды из нитрита галлия.

Светодиоды, покрытые наносферами, излучают белый свет

          Зеленые и красно-оранжевые наносферы

При этом был получен полихроматический белый свет. Частицы путем самосборки образовывали плотно упакованную гексагональную структуру, которая обеспечивала большую площадь поверхности для поглощения и флуоресценции, и, тем самым, эффективное спектральное преобразование.

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT