`

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

 

Кремниевые нанопроволоки повышают эффективность солнечных элементов

Ученые из Университета города Гонконга (City University of Hong Kong) под руководством Шуйт-Тон Ли (Shuit-Tong Lee) успешно завершили эксперимент по созданию фотоэлектрохимических солнечных элементов на базе массива кремниевых нанопроволок, которые демонстрируют более высокий коэффициент поглощения света и, таким образом, большую эффективность преобразования световой энергии при меньшей стоимости, чем обычные кремниевые.

Элементы, изготовленные командой ученых, демонстрируют превосходное поглощение света по всему диапазону длин волн (300—1000 нм), широкую спектральную полосу и отличную электропроводность по сравнению с другими недорогими полупроводниковыми материалами, такими как нанокристаллическая двуокись титана. Кроме того, благодаря большому соотношению поверхность/объем кремниевые нанопроволоки (SiNW) обеспечивают большую площадь на единицу материала.

Массив кремниевых нанопроволок был изготовлен с помощью простого металлкатализированного травления кремниевых пластин – процесса, который широко используется в полупроводниковой индустрии и имеет приемлемую стоимость. Техника травления без использования электричества позволяет быстро изготавливать SiNW больших размеров с хорошей электропроводностью без легирования.

Кремниевые нанопроволоки повышают эффективность солнечных элементов

Хотя имеются и другие пути получения SiNW, их оригинальный способ с использованием металлкатализированного травления кремния, как объяснил д-р Ли, имеет много преимуществ. С его помощью можно производить SiNW с необходимой электропроводностью в воздухе на больших площадях из кремниевых пластин низкой стоимости. В противоположность этому, SiNW, созданные методом химического вакуумного осаждения являются более дорогими, производятся в небольших количествах и требуют легирования для достижения необходимой электропроводности.

Новые алгоритмы продлят жизнь устаревшим маршрутизаторам

При обмене маршрутной информацией в крупных корпоративных сетях, содержащих в немалой доле старые и медленные маршрутизаторы, более современным приходится простаивать, пока первые обновляют свои путевые таблицы. Таким образом, в больших сетях общая производительность ограничивается наиболее медленными устройствами.

Группа ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего, возглавляемая профессором Стефаном Савиджем (Stephan Savage), предложила новый алгоритм, повышающий эффективность работы маршрутизаторов за счет автоматического ограничения количества маршрутов и состояний каналов, которые они получают для обновления таблиц.

Маршрутизаторы с традиционными алгоритмами в типичном случае «затапливают» сеть маршрутной информацией, в результате чего каждый из них получает все обновления. В очень крупных сетях большое количество маршрутизаторов и неизбежные изменения состояний каналов будет эпизодически приводить маршрутизаторы к остановке.

Для решения этой проблемы в больших сетях вручную создавались области, в каждую из которых входила изолированная группа маршрутизаторов. Для распространения маршрутной информации все еще использовался алгоритм «затопления», однако он работает только внутри каждой области.

Алгоритм, называемый Approximate Link State (XL), может удалить необходимость ручного создания областей. Взамен этого каждый маршрутизатор вычисляет, каким устройствам он должен передать обновления.

XL выборочно отказывается от некоторых обновлений, принимая компромиссное решение. Если новый канал становится доступным после отказа, алгоритм решает, улучшит ли передача информации далее непосредственных соседей карту маршрутов? Если нет, то маршрутизатор не пересылает ее. В результате обновления посылаются только в те области, в которых топология изменилась.

Также XL ограничивает рассылку обновляющей информации только теми маршрутизаторами, которых она касается напрямую.

Новые «сверхмагниты» могут двигать гибридные автомобили будущего

С помощью редкоземельных постоянных магнитов можно производить меньшие по размеру, но более производительные моторы и генераторы. Трудность в том, что они требуют дорогостоящего многошагового процесса изготовления.

Теперь исследователи из Северо-Восточного университета в Бостоне (штат Массачусетс) объявили, что изобрели дешевый экологически безопасный одношаговый процесс для создания постоянных магнитов из сплава самария-кобальта. Снижение стоимости производства мощных магнитов может привести к появлению нового поколения автомобилей с меньшими и более дешевыми двигателями. Возможно их использование и в аэрокосмической области.

Ведущий ученый д-р Чиннасами (C. N. Chinnasamy) из Центра по микроволновым магнитным материалам и интегральным схемам при университете сказал, что магниты из самария-кобальта являются самыми сильными в группе редкоземельных магнитных материалов и могут производиться с помощью регенерируемых материалов. Производственный процесс может быть развернут для крупномасштабного производства.

Использование нанотехнологий позволило заменить использующийся сегодня для производства редкоземельных магнитов дорогой многошаговый металлургический процесс. Он предусматривал плавку руды самария и кобальта в соответствующих пропорциях и при этом был необходим вакуум для предотвращения окисления.

Взамен этого ученые предложили растворять соли кобальта и самария в соответствующих пропорциях в высокотемпературном растворе. При этом образуются магнитные нанолезвия – тонкие диполи размером 10х100 нм, которые оседают на дно сосуда. Затем на нанолезвия наносится антиокислительное покрытие из поливинилпирролидона, в результате чего образуется черный магнитный порошок, из которого можно в присутствии сильного магнитного поля формировать мощные магниты.

Новый рекорд в преобразовании солнечной энергии

Ученые из Национальной лаборатории восстанавливаемой энергии (NREL) при Департаменте энергии США объявили, что ими установлен рекорд эффективности солнечных элементов с фотогальваническим устройством, которое преобразует 40,8% световой энергии в электричество. По заявлению NREL, это является рекордом на сегодняшний день.

Это значение было получено на инвертированном метаморфическом солнечном элементе с тройным соединением, разработанном и изготовленном в NREL. Энергия падающего света была эквивалентна излучению 326 солнц.

Солнечные элементы с тройным соединением являются кандидатами для рынка космических спутников и для наземных фотогальванических массивов, которые используют линзы и зеркала для направления сфокусированного солнечного света на элементы.

Конструкция новых солнечных элементов отличается от таковой прежнего обладателя рекорда использованием фосфида галлия индия и арсенида галлия индия вместо германиевой подложки для соединения устройства. Новая конструкция расщепляет солнечный спектр на три части, которые поглощаются каждым из трех соединений для повышения эффективности. Это достигается за счет выращивания солнечного элемента на подложке из арсенида галлия, который затем переворачивается и подложка удаляется. В результате получается очень тонкий и легкий продукт, из которого затем производят солнечные элементы с высоким коэффициентом преобразования.

IBM продемонстрировала светоизлучающие нанотрубки

Ранее исследователи из IBM Research представили кремниевые оптические волноводы и повышенную эффективность люминесценции для светоизлучающих нанотрубок (Light Emitting Nanotube, LEN) по сравнению со светодиодами (LED). Теперь они поместили LEN внутрь оптического волновода с тем, чтобы достичь направленного излучения и селекции длины волны.

«Подобно большинству источников света нанотрубки излучают свет во всех направлениях. Его спектр относительно широк, а эффективность излучения не очень высока. Мы добились того, что свет излучается направленно, так что он может поступать на оптический фильтр или в устройство для дальнейшей передачи. Мы управляем его спектром с помощью оптического резонатора и предложили теорию, которая поможет достичь большей эффективности», - объяснил Фаэдон Авури (Phaedon Avouris), IBM Fellow и руководитель исследований в области нанотехнологий при IBM Research.

Поверхностное излучение было достигнуто с помощью комбинации одного базированного на нанотрубке полевого транзистора с парой металлических зеркал, одно выше и одно ниже нанотрубки, которая лежала горизонтально на кремниевом чипе. Нижнее зеркало было сделано из серебра, а верхнее полупрозрачное  - из золота. Свет излучался из нанотрубки в резонатор, который был заполнен прозрачным диэлектриком.

IBM продемонстрировала светоизлучающие нанотрубки

Расстояние между верхним и нижним зеркалами устанавливалось равным половине длины волны желаемого излучения – в данном случае была выбрана коммуникационная длина волны 1,55 мкм. Свет отражался вверх от нижнего зеркала, где половина проходила как поверхностное излучение от LEN, а вторая половина отражалась обратно вниз к нижнему зеркалу, чтобы усилить излучение выбранной длины волны.

Ратифицирован стандарт в области «беспроводного голоса»

Одной из проблем при передаче голоса по сети Wi-Fi была временная задержка при переходе от одной точки доступа к другой, вызванная необходимостью аутентификации согласно протоколу 802.11Х.

Недавно IEEE ратифицировал давно ожидаемый стандарт 802.11r (официальное название Fast Basic Service Set Transition), который позволит уменьшить время переадресации вызовов. Стандарт, который разрабатывался в течение четырех лет, является ключевым компонентом в решении проблем повышения производительности, связанных с передачей VoIP поверх Wi-Fi в крупномасштабных беспроводных сетях.

802.11r уменьшает задержки переадресации, связанные с аутентификацией 802.1X посредством сокращения времени, требуемого для повторной установки связи после того, как клиент переходит от одной точки доступа к другой в процессе роуминга. В частности, это происходит благодаря тому, что при переадресации не требуется обмен ключами в соответствии с 802.1X внутри того же «домена мобильности», в котором группа точек доступа конфигурируется для поддержки быстрых транзакций между ними.

В перспективе – сверхбыстрые 3D-микросхемы

В Институте Фердинанда Брауна (Берлин) разработан полупроводниковый процесс, который позволяет получить транзисторы с частотой переключения более 200 ГГц. «Побочной» особенностью процесса, которая может заинтересовать полупроводниковую индустрию, является возможность создавать трехмерные интегральные схемы.

Процесс переноса субстрата, разработанный исследователями, использует в качестве активного элемента транзистор на арсениде индия галлия (InGaAs). Вначале очень тонкие, менее 10 нм, слои фосфида индия и InGaAs наносятся на подложку. Затем слои структурируются с помощью традиционных процессов травления и металлизации. Далее передняя сторона подложки сцепляется с керамическим носителем, и, наконец, подложка удаляется с помощью стандартного процесса утончения.

После удаления подложки обратная сторона активных слоев становится открытой, и на нее могут быть нанесены последующие слои. В полученной схеме подложка больше не оказывает негативного влияния на диэлектрический коэффициент транзисторов – порождаемые кремнием загрязнения отсутствуют. Таким образом можно достичь частоты переключения выше 200 ГГц. Согласно спецификациям, опубликованным Институтом, максимальная частота может достигать 480 ГГц.

Кроме высокой рабочей частоты, процесс позволяет достичь еще одного интересного результата: на поверхность активных слоев можно наложить следующие слои, создавая тем самым возможность производить трехмерные схемы со значительно большей интеграцией уровней по сравнению с сегодняшними двумерными чипами.

Институт еще не решил, когда технология может быть поставлена на коммерческую основу, однако уже ведутся переговоры с одной заинтересованной стороной.

Квантовые точки – счеты для электронов

Швейцарским ученым удалось измерить ток путем подсчета индивидуальных электронов, туннельный переход которых происходил через квантовую точку в нанопроволоке из арсенида индия (достаточно малую трехмерную область, ограничивающую движение частицы). Полученные результаты показали хорошее соответствие с измерениями тока, выполненными традиционными способами. Таким образом открыт способ подсчета единичных носителей заряда, что определяет новый метрологический стандарт для измерения тока.

Ученые использовали детектор зарядов, который считал электроны один за другим, когда они совершали туннельный переход из/в квантовую точку. Полоса пропускания детектора была достаточной для того, чтобы одновременно выполнять измерение тока традиционными амперметрами. Это позволило сделать прямое сравнение двух методов измерений, которое показало, что находящийся в микросхеме детектор зарядов может служить очень чувствительным прибором для измерения тока.

Исследователи подсчитывали индивидуальные электроны, поместив вблизи квантовой точки квантовый точечный контакт (так называется узкий канал между двумя широкими проводящими ток областями, сопоставимыми по ширине с длиной волны электрона – от нм до мкм).

Проводимость квантового точечного контакта очень чувствительна к изменениям электростатических полей. Всякий раз, когда электрон проникает в квантовую точку, проводимость понижается, а когда ее покидает – растет. Таким образом, постоянно наблюдая за проводимостью контакта, можно зафиксировать туннельные переходы единичных электронов в режиме реального времени.

Разрешающая способность детектора по времени составляет около 4 мкс, что позволяет измерять токи вплоть до нескольких фемтоампер (10 -15 А).

Полупроводниковые лазеры смогут работать без фокусирующих линз

Фокусировка лучей полупроводниковых лазеров обычно требует довольно громоздкой оптической системы, действующей как коллиматор (оптическое устройство для получения параллельного пучка лучей). Недавно ученые из Гарвардского университета (США) и Hamamatsu Photonics (Hamamatsu City, Япония) продемонстрировали плазмонный коллиматор, использующий штрихи, выгравированные прямо на грани полупроводникового лазера.

В конечном счете, команда надеется продемонстрировать лазер с электрически управляемой поляризацией для применения в спинтронике и квантовых вычислениях. По словам ученых, плазмонные коллиматоры применимы ко всем полупроводниковым лазерам. Это исследование открывает способ использования плазмонных структур, создаваемых на грани лазера, для получения любого желаемого состояния поляризации – чаши Грааля в области спинтроники и квантовой обработки информации.

Разработчики объявили, что если им удастся создать полностью коллимированный лазер, то это снизит стоимость коммуникационных лазеров за счет отказа от оптической фокусирующей системы.

Металлическая грань, которая отражает свет от полупроводниковых лазеров, не полностью коллимирует лучи – их расхождение доходит до 25º. Поэтому для получения параллельных лучей требуются относительно большие внешние линзы. Ученые обнаружили, что если выгравировать периодический массив штрихов на грани лазера, то образуются поверхностные плазмоны. Они рассеивают расходящиеся лучи таким способом, что последние интерферируют. В результате получается параллельный пучок.

Эффект плазмонного коллиматора подобен действию фазированной антенной решетки. В дальнейшем ученые надеются управлять пространственной картиной излучения полупроводникового лазера в широком диапазоне углов излучения без использования зеркал, призм и линз.

Наладонный микроскоп

На смену нынешним массивным и дорогим микроскопам могут придти существенно меньшие и дешевые. Это стало возможным после того, как исследователям удалось с помощью комбинации точечной оптики, микрофлюидной техники и приборов с зарядовой связью (ПЗС) собрать работающий микроскоп на одном чипе.

Достаточно небольшой, сравнимый с мобильным телефоном или подобным наладонным устройством, оптофлюидный микроскоп, разработанный в Калифорнийском технологическом институте (Калтех), требует для освещения только солнечного света и в массовом производстве может стоить $10. Калтех надеется на заинтересованность производителей в создании наладонной версии для выполнения удаленного мониторинга. Устройство может быть сделано достаточно малым, чтобы имплантировать его в человеческое тело и постоянно наблюдать за циркуляцией крови, чтобы помочь замедлить распространение рака или других болезней.

Микроскоп базируется на ПЗС-сенсоре, покрытым сверху металлической пленкой, на которой вытравливается линия субмикронных отверстий, отстоящих друг от друга на 5 мкм. Каждое отверстие соответствует одному пикселю сенсорного массива. Поверх линии отверстий в прозрачном материале на ширину сенсора вытравливается микроканал для жидкости, по отношению к которому линия отверстий диагональная. Образец «плывет» по каналу под действием либо силы тяжести, либо небольшой разности потенциалов, а вся сборка освещается солнечным светом.

По мере того как образец проходит поверх отверстий, все объекты в жидкости постепенно заслоняют свет над последовательностью отверстий, формируя частичные изображения, которые записываются на ПЗС. Каждое из отверстий отображает разные части образца, которые затем собираются в полное изображение в соответствии с алгоритмом, реализованном в чипе.

На одном ПЗС может быть размещено тысячи оптофлюидных микроскопов, каждый из которых использует свою диагональ отверстий, что позволяет проводить одновременный анализ множества образцов.

 
 
IDC
Реклама

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