`

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

 

Намагниченные нанотрубки могут найти применение в спинтронике

В спинтронике для кодирования и хранения данных используется не количество заряда, а направление спина электрона. Пропуская ток через ферромагнитный материал, можно перевести спины электронов в известное состояние. Однако определение собственных магнитных моментов отдельных электронов является крайне сложной задачей.

Тем не менее исследователи из Ренселаеровского политехнического института (Трой, штат Нью-Йорк) считают, что магнитные состояния микрочастиц можно определять, измеряя проводимость углеродных нанотрубок.

Профессора Суостик Кар (Swastik Kar) и Сарой Наяк (Saroj Nayak) встроили кластеры атомов кобальта размерами от 1 до 10 нм в диаметре в стенки углеродных нанотрубок и продемонстрировали, как они могут быть использованы для определения очень слабых магнитных полей в нанометровых доменах. Ими было показано, что электрическая проводимость углеродных нанотрубок является достаточно чувствительным параметром для определения магнитного состояния микроскопических кобальтовых доменов.

Исследователи полагают, что их метод может найти применение в спинтронике, устройствах хранения нанометровых размеров и сверхчувствительных детекторах тока.

Сверхпроводимость можно «включать» и «выключать»

Группа ученых из Швейцарии, Франции и Германии сконструировала сверхпроводник, состояние которого можно переключать с помощью электрического поля. Такой материал может быть использован для изготовления электронных устройств без сопротивления, которые будут работать быстрее и эффективнее современных транзисторов.

Большинство электронных устройств являются структурами, содержащими разделяющий слой между двумя относительно простыми материалами, такими как кремний, некоторый металл и оксид кремния, который служит изолятором. Однако некоторые ученые стремятся использовать более сложные оксиды с такими свойствами, как сверхпроводимость, ферромагнетизм и сегнетоэлектричество, что может помочь разработать более эффективные устройства.

Группа ученых, возглавляемая Андреа Кавилья (Andrea Caviglia), показала, что граница раздела (интерфейс) между двумя сложными изолирующими оксидами – лантана алюмината (LaAlO3) и стронция титаната (SrTiO3) – потенциально может обладать полезными электронными состояниями, которые являются чувствительными к внешним возмущениям, таким как электрическое поле.

Их работа основывалась на выполненных ранее экспериментах, которые показали, что при выращивании слоев атомарной толщины на поверхностях изоляторов между ними образуется тонкий сверхпроводящий слой.

Команда применила те же принципы, которые используются в полевых КМОП-транзисторах для изменения свойств транспорта этого сверхпроводящего слоя. В полевых КМОП-транзисторах изменение сопротивления полупроводниковых каналов осуществляется с помощью приложения напряжения к затвору. Ученые заявили, что они могут переключать интерфейс из сверхпроводящего состояния в состояние изолятора точно таким же способом.

Хотя сегодня создание коммерческих приложений еще невозможно, поскольку для работы устройства требуются очень низкие температуры, аналогичный эффект может быть реализован на других материалах, например на ферромагнетиках.

Ученые надеются достичь успеха в области наноэлектроники и разработать устройство, в котором сверхпроводимость будет динамически переключаться с помощью электрического поля.

Одиночный атом переключает состояние нанопроволоки

Добавление или удаление всего лишь одного атома может полностью изменить магнитные свойства нанопроволоки. Об этом заявили исследователи из Германии, которые промоделировали эффект четности числа атомов на антиферромагнитных проволоках, помещенных на ферромагнитную поверхность. Это явление, свойственное только для наноструктур, может однажды быть использовано для изготовления переключателей в атомной шкале размеров или логических вентилей, составленных из магнитных нанопроволок.

Добавление или удаление одного атома из твердого тела, содержащего около 10 23 атомов, ничего не меняет, но это не так в случае наноструктур. В них магнитная структура может существенно меняться в зависимости от того, четное или нечетное число атомов они содержат.

Этот эффект наблюдается благодаря фрустрации, важному явлению в магнетизме, которое возникает, к примеру, при взаимодействии трех намагниченных ионов в антиферромагнетике, расположенных в вершинах треугольника: если два из них минимизируют энергию взаимодействия между собой, то третий не может минимизировать свою ни с одним из них.

Фрустрация наблюдалась между локальной антиферромагнитной структурой и располагающимся под ней ферромагнитным субстратом. Это происходило потому, что соседние атомы в проволоке предпочитали состояние с противоположно направленными спинами (как в антиферромагнетике), но этому препятствовала топология субстрата. В такой системе магнитное взаимодействие между соседними атомами является сильным, но магнитная структура как целое является «хрупкой», и небольшие изменения могут приводить к значительным отличиям.

Исследователи получили свои результаты, используя вначале квантово-химическую компьютерную симуляцию, базировавшуюся на усовершенствованной версии теории функционала плотности, за создание которой Уолтер Кон (Walter Kohn) и Джон Попл (John Pople) получили Нобелевскую премию по химии в 1998 г.

Теория функционала плотности была разработана для расчета электронной структуры систем многих частиц в квантовой механике и квантовой химии. В своем первоначальном виде она не предусматривала дополнительных изменяемых параметров. Изменяя силу магнитного взаимодействия внутри проволоки и между проволокой и субстратом, Самир Лунис (Samir Lounis) с коллегами из Института твердого тела в Юлихе смогли сконструировать фазовую диаграмму, из которой они предсказали, в каком месте проволоки проявляется эффект четности.

Эффект проявляется только в переключении магнитного состояния при добавлении или удалении атома. Как и другие приложения на базе изменения состояний, поведение, наблюдаемое при симуляции, могло бы быть полезным при построении логических вентилей на магнитных нанопроволоках. Это возможно благодаря тому, что возмущения, возникшие на конце проволоки, распространяются вдоль проволоки до тех пор, пока они не достигнут другого конца.

Наномоторы на туннельном эффекте

Исследователи из США предложили принципиально возможную конструкцию нанодвигателя, в котором ротор приводится во вращение за счет туннелирования электронов. Для доказательства жизнеспособности идей было использовано компьютерное моделирование. Ученые также утверждают, что работа их устройства во многом подобна встречающимся в природе биологическим моторам.

Когда-нибудь в будущем крошечные автономные нанороботы могут быть использованы для выполнения широкого круга задач, таких как сборка электронных цепей или доставка лекарств к необходимым частям тела. Но прежде чем это станет реальным, нанотехнологии должны достичь уровня, когда они смогут двигать такие устройства, поскольку обычные моторы нельзя просто уменьшить до нанометровых размеров.

В природе, однако, встречаются примеры таких нанодвигателей – некоторые бактерии и другие микроорганизмы передвигаются, используя жгутиковые структуры, которые приводятся в движение биомолекулярными моторами. Считается, что основой таких биомоторов являются протоны, полученные в результате туннельного эффекта.

Петр Краль (Petr Kral) с коллегами из Иллинойского Университета в Чикаго показали, что для приведения в движение искусственных наномоторов может быть использован эффект туннелирования электронов.

Для моделирования наномотора команда применила молекулярно-динамическую компьютерную симуляцию, которая включала вал из углеродной нанотрубки с молекулярными «стеблями», оканчивающимися проводящими «лезвиями». Ротор напоминает водяное колесо, в котором вместо воды между стационарными электродами и движущимися лезвиями каждый раз туннелируется один электрон. С каждым электроном, проходящим через лезвия, ротор в зависимости от конфигурации поворачивается либо на 120º, либо на 60º.

Вращение происходит за счет того, что зарядка и разрядка ближайших к электродам лезвий создает дипольный момент. Диполь, в свою очередь, размещается в электрическом поле, создаваемом двумя противоположно заряженными электродами. Результирующий вращающий момент приводит ротор в движение. Этот механизм очень подобен тому, как работают некоторые биологические моторы.

Наномоторы на туннельном эффекте

Команда полагает, что такие устройства будут достаточно надежны, поскольку одноатомные дефекты, присутствующие во всех устройствах подобных размеров, не будут воздействовать на механизм ротора, особенно, если они будут изготовляться на основе нескольких параллельных элементов.

Найден более простой способ изготовления одноэлектронных устройств

Одноэлектронные устройства обладают рядом преимуществ по отношению к традиционной электронике. В частности, они потребляют очень мало энергии и имеют очень высокую плотность упаковки. Эти свойства делают их привлекательными для различных приложений, включая коммерческую электронику, космическую и военную сферы.

Однако их изготовление является достаточно трудным. Необходимо иметь возможность управлять процессом в нанометровом диапазоне, а это значит, что только несколько устройств может быть изготовлено за один раз.

Теперь Сеон Дзинь Ко (Seong Jin Koh) с коллегами из Университета штата Техас в Арлингтоне разработали новую работающую при комнатной температуре технику с параллельными процессами, которая позволяет производить много индивидуально адресуемых устройств. Метод, базирующийся на стандартной технологии производства чипов, открывает способ изготовления интегрированных систем для практических применений, включая компьютерные чипы с ультранизким энергопотреблением.

Команда ученых создала свои устройства с использованием хорошо отработанной техники производства КМОП-приборов, включающую фотолитографию, тонкопленочное осаждение и травление. Секрет нового подхода заключается в составлении стека из двух электродов, который содержит тонкий слой изоляции между ними, и нанесении наночастиц золота на экспонированную поверхность стека посредством самособирающихся монослоев.

Найден более простой способ изготовления одноэлектронных устройств

Вплоть до настоящего времени производство одноэлектронных устройств требовало сложных процедур, таких как электронно-лучевая литография, наноокисление с использованием сканирующего туннельного микроскопа, механически управляемого размыкания и электромиграции. Такие методы не подходили для крупномасштабных параллельных процессов.

Предложенная технология преодолевает эти препятствия.

Память на базе наноиндентора проходит тест

Прежде всего напомним, что индентором называется наконечник прибора для определения твердости. В данном случае он является существенной частью рассматриваемого устройства.

Устройства хранения на базе сканирующих зондов вернулись в раздел новостей, когда исследователи из IBM обратили внимание на возможность нанесения углублений на полимерную среду с высокой плотностью (вплоть до 4 Тб/кв. дюйм) наномеханическим способом.

Базовый принцип горячего тиснения данных в форме углублений концептуально прост и заимствован из микроэлектромеханических систем (MEMS). Этим способом решается несколько критических проблем. Скорость считывания данных может быть повышена на два-три порядка за счет использования параллельно соответствующего числа интендоров. Малые размеры обусловливают низкое энергопотребление, надежность и устойчивость к ударам и вибрациям, что является важным для портативных устройств. Кроме этого, можно почти в 10 раз улучшить отношение времени поиска к времени доступа по сравнению с жесткими дисками.

Память на базе наноиндентора проходит тест

Одними из наиболее трудных проблем явились обеспечение высокой точности управления зондом в нанометровой шкале при скорости сканирования 10—30 м/с, которая на три—четыре порядка выше, чем в типичном сканирующем микроскопе, и слабость ответа кантилевера. Кантилевер должен хорошо гасить вертикальные отклонения выше резонансной частоты основной моды, давая подъем при колебаниях изгиба высокого порядка.

Первоначально проект устройства хранения данных со сканирующим зондом был нацелен на мобильные приложения, такие как устройства хранения в форм-факторе SD (Secure Digital). В типичном случае такие устройства могут хранить несколько десятков гигабайт данных и обеспечивают скорость чтения 10 МБ/с.

Следует заметить, однако, что хотя устройства хранения со сканирующим зондом имеют хороший потенциал для увеличения плотности записи, технология флэш-памяти достигла впечатляющего прогресса в последние несколько лет. В результате этого экономические преимущества мобильных зондовых устройств размылись. С другой стороны, высокая плотность данных делает их привлекательными для высокоемких хранилищ.

Предложен новый способ моделирования поведения электронных схем

Инженеры из Бангалора (Индия) утверждают, что они нашли новый способ разработки поведенческих моделей для аналоговых и смешанного типа схем, базирующийся на модульной архитектуре, которая может использоваться повторно для будущих разработок. Они сказали, что новая технология позволит моделировать разные режимы работы цепей, что обеспечит наилучшее использование моделей в системно-уровневой верификации и для разработки тестов.

В новом методе целевая функциональность (или поведение, которое должно быть смоделировано) разбивается на множество взаимоисключающих режимов работы, при этом схема может функционировать в любом режиме. Затем каждый режим моделируется с использованием существующих методик. Далее моделируется контроллер, управляющий поведением всей модели. Такие модели особенно полезны для системно-уровневой верификации больших аналоговых и смешанных схем.

Одна из проблем в структурном базированном на разделении моделировании, при котором нужно разделить таблицу соединений, заключается в том, что модели не могут быть разработаны до тех пор, пока их архитектура неизвестна. В то же время согласно современным методологиям разработки методологии моделирования требуется, чтобы поддержка разработки модели осуществлялась на самых ранних стадиях дизайна, когда доступны только спецификации. Таким образом, полезно иметь методологию моделирования, которая поддерживает разработку модели на основе спецификаций, а также таблицы соединений.

Разработчики полагают, что преимущество нового метода заключается в том, что он помогает разделить проблему моделирования сначала на управляемые части, а затем рекомбинировать их в модель большой схемы.

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.

 
 
IDC
Реклама

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