Ферроэлектрические материалы являются многообещающей альтернативой магнитным и диэлектрическим материалам при изготовлении энергонезависимой памяти. Однако проблема в том, что ферроэлектрики легко разрушаются при использовании обычного литографического процесса. Решение может быть достигнуто при другом подходе, называемом трафаретное формирование.

Ву Ли (Woo Lee) из Института Макса Планка в Хале, Германия, вместе с коллегами из Кореи, использовали разработанный ими трафаретный метод для создания высокоплотного массива ферроэлектрических наноконденсаторов, который позволяет записывать данные с плотностью 176 Гб на кв. дюйм – рекордной для материала этого типа. В отличие от литографии техника не разрушает чувствительные ферроэлектрические структуры.

Ферроэлектрическими материалы называются потому, что они содержат постоянные электрические диполи, аналогично магнитным диполям в железе. Подобно северному и южному полюсам в магнитах, положительный и отрицательный полюсы постоянного электрического диполя могут меняться местами, но значительно быстрее. Таким образом материал может хранить данные подобно жестким дискам, но допускает их обработку со скоростью ОЗУ.

Процесс изготовления начинается с анодирования поверхности алюминиевых листов высокой чистоты для получения мембран пористого окисла алюминия в виде «теневой маски», в которой естественным образом формируются почти регулярные массивы наноотверстий. Затем исследователи с помощью центрифугирования покрыли верхнюю поверхность окисла алюминия пленкой полистирена. Полученный шаблон был помещен на покрытый платиной субстрат из окиси магния. Далее полистирен удалялся, и тонкая пленка титаната цирконата свинца и платины с помощью лазера осаждалась через отверстия трафарета. Когда последний удалялся, оставался массив островков конденсаторов из структур металл-ферроэлектрик-металл, имеющих размеры около 40 нм. Так как расстояния между островками достигало значения менее 60 нм, то, следовательно, плотность конденсаторов составляла более чем 10¹¹ штук на кв. дюйм.

Конденсаторы допускают индивидуальную адресацию, и массив может быть использован для создания чипов ферроэлектрической RAM для таких приложений, как МР3-плееры, камеры мобильных телефонов и ноутбуки.

Рабочая группа IEEE, которая находится на завершающей стадии подготовки беспроводного стандарта 100 Мб/с 802.11n, готова начать разработку стандарта 1 Гб/с WLAN. По сути это будет гигабитный Wi-Fi.

В прошлом году была образована Very High Throughput (VHT) Study Group с целью изучить, какие изменения необходимо сделать в стандарте 802.11 WLAN, чтобы обеспечить пропускную способность 1 Гб/с. Рассматриваются две полосы частот: 60 ГГц для коротких расстояний и ниже 6 ГГц для расстояний, которые сегодня обеспечивают стандарты 802.11a и 11n.

«Основная идея заключается в том, чтобы максимальный обязательный режим одного канала был, по крайней мере, 500 Мб/с. Ну а далее, необходимо добиться, чтобы устройство было способно поддерживать несколько каналов, группируя их для получения пропускной способности более 1 Гб/с», - говорит Тушар Мурти (Tushar Moorti) из WLAN Business Unit компании Broadcom.

Полоса частот 60 ГГц имеет много свободных поднесущих, и она нравится разработчикам, поскольку хорошо подходит для достижения высоких скоростей передачи данных в одном канале. Но вследствие высокой частоты сигнал плохо проходит сквозь стены и другие препятствия, так что приложения будут работать на очень коротких расстояниях, к примеру, в пределах одной или двух комнат в офисе или квартире.

Полоса ниже 6 ГГц довольно нагружена, так что ее поклонники рассматриваю целый набор методов для повышения пропускной способности - от улучшенной цифровой обработки до более зрелых антенных технологий.

Одна из рассматриваемых технологий – параллельная передача данных между точками доступа и связанными с ними клиентами. Современные точки доступа разделяют ограниченную полосу пропускания и работают со связанными клиентами в последовательном режиме. Без параллельной передачи даже высокоскоростная точка доступа, поддерживающая 500 Мб/с, все еще буде ограничена последовательным режимом передачи. Но если использовать параллельный режим, то каждый клиент может получить полных 500 Мб/с.

Результат, который не предсказывался ни теорией, ни экспериментом, удалось получить исследователям из Германии. Оказывается, что графен – «полуметалл» с нулевой запретной зоной может переключаться между состояниями проводника и изолятора. Такое свойство открывает возможности для новых потенциальных приложений.

Графеновый переключатель, сконструированный Тимом Эхтермейером (Tim Echtermeyer) и Максом Лемме (Max Lemme) с коллегами из АМО GmbH, г. Аахен, не очень сильно отличается по дизайну от кремниевых полевых транзисторов (MOSFET). Исследователи осадили графен, полученный отслаиванием слоев графита, на кремниевую подложку, покрытую двуокисью кремния. Затем они добавили электроды истока и стока. Далее ученые покрыли графен изолирующим слоем затвора из окиси кремния и верхним электродом затвора. «Мы полагали, что подача высокого напряжения на верхушку затвора вызовет реакцию водоподобных изотопов в окисле затвора с графеном под изолирующим слоем затвора из окиси кремния», - объяснил Эхтермейер.

При нормальных условиях π-электроны углерода в графене делокализованы, что обуславливает отличную его проводимость. Согласно исследователям, при переключении устройства водоподобные изотопы хемосорбируются графеном. Это приводит к тому, что π-электроны локализуются, что разрушает проводимость. Подходящее напряжение или нагревание графена импульсами тока приводит к десорбции изотопов и восстанавливает проводимость.

Новый «резистивный» углеродный коммутатор может найти применение в энергонезависимой памяти и может быть уподоблен памяти на фазовых переходах.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 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.