Ученые находят удивительный способ повлиять на свойства хранения данных в металлическом сплаве.

Иногда научные открытия можно найти на проторенных путях. Это доказал случай использования материала из сплава кобальта и железа, обычно применяемого в жестких дисках.

Как сообщалось в одном из выпусков Physical Review Letters, исследователи из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE), а также Оклендского университета в Мичигане и Фуданского университета в Китае обнаружили удивительный квантовый эффект в этом сплаве.

Эффект включает в себя возможность контролировать направление вращения электрона, и это может позволить ученым разработать более мощные и энергоэффективные материалы для хранения данных.

Изменяя направление вращения электрона в материале, исследователи смогли изменить его магнитное состояние. Этот больший контроль намагниченности позволяет хранить и извлекать больше информации в меньшем пространстве. Усиление контроля может также привести к дополнительным применениям, таким как более энергоэффективные электродвигатели, генераторы и магнитные подшипники.

Эффект, обнаруженный исследователями, связан с «затуханием», при котором направление вращения электрона управляет тем, как материал рассеивает энергию. «Когда вы едете по плоской трассе без ветра, рассеиваемая энергия от торможения одинакова, независимо от направления движения, - говорит ученый из Аргонна Олле Хейнонен (Olle Heinonen), автор исследования. - С эффектом, который мы обнаружили, похоже, что ваша машина испытывает большее сопротивление, если вы путешествуете с севера на юг, чем если вы едете с востока на запад».

«В техническом плане мы обнаружили значительный эффект от магнитного демпфирования в наноразмерных слоях сплава кобальта и железа, нанесенных на одну сторону подложки из оксида магния, - добавил ученый из Аргоннского университета Аксель Хоффманн (Axel Hoffmann), другой автор исследования. - Управляя вращением электрона, магнитное демпфирование определяет скорость рассеивания энергии, контролируя аспекты намагничивания».

Открытие команды оказалось особенно удивительным, потому что сплав кобальт-железо широко использовался в таких приложениях, как магнитные жесткие диски, в течение многих десятилетий, и его свойства были тщательно исследованы. Общепринято считать, что этот материал не имеет предпочтительного направления вращения электрона и, следовательно, намагничивания.

Однако в прошлом ученые готовили сплав для его использования, выпекая его при высокой температуре, что упорядочивало расположение атомов кобальта и железа в регулярной решетке, устраняя эффект направленности. Команда наблюдала эффект, исследуя необожженные сплавы кобальта и железа, в которых атомы кобальта и железа могут случайным образом занимать места друг друга.

Команда также смогла объяснить физику, лежащую в основе эффекта. В кристаллической структуре атомы обычно располагаются симметрично с абсолютно регулярными интервалами. В кристаллической структуре некоторых сплавов существуют небольшие различия в разделении между атомами, которые могут быть удалены в процессе выпечки; эти различия остаются в «непеченом» материале.

Сжатие такого материала на атомном уровне дополнительно меняет разделение атомов, что приводит к различным взаимодействиям между атомными спинами в кристаллической среде. Это различие объясняет, как демпфирующее влияние на намагниченность велико в одних направлениях и мало в других.

Результатом является то, что очень небольшие искажения в расположении атомов в кристаллической структуре сплава кобальт-железо имеют гигантские последствия для демпфирующего эффекта. Команда провела расчеты в Argonne Leadership Computing Facility Министерства энергетики США, что подтвердило их экспериментальные наблюдения.

Исследователи в Аргонне обнаружили способ контролировать направление вращения электрона в сплаве кобальта и железа, влияя на его магнитные свойства. Результат может иметь значение для более мощных и энергоэффективных материалов для хранения данных

Курт Хопкинс (Curt Hopkins), который в настоящее время является управляющим редактором Hewlett Packard Labs, опубликовал любопытные размышления об облачных и безоблачных вычислениях.

По его мнению, безоблачные вычисления - это следующий шаг в компьютерном путешествии. Рабочие нагрузки, вычисления и данные могут свободно перемещаться и выполняться там, где им нужно и когда им это нужно. Он также привел соображения экспертов о том, как это может выглядеть.

Безоблачные вычисления - это новый подход к разработке, доставке и использованию ПО. Они радикально упрощают и демократизируют способ, которым разработчики и пользователи получают доступ к инструментам, сервисам и данным, обеспечивающим работу корпоративных приложений.

Безоблачные вычисления стирают различие между частным облаком и публичным облаком, еще больше разрушая стену, разделяющую их друг от друга. Но так же, как бессерверный сервер не обходится без сервера, а просто не требует его оркестровки, безоблачные вычисления не убирают облака. Они просто разрушают стены между ними, что не приводит к заметному различию между публичностью и приватностью.

По словам Даниэля Ньюмана (Daniel Newman), главного аналитика Futurum Research и генерального директора Broadsuite Media Group, в облачной среде существуют ограничения, связанные с нормативными требованиями, универсальным характером предложений публичных облаков и расходами на публичную настройку, особенно с учетом растущих объемов данных.

Как отметил главный технолог облачных вычислений в Hewlett Packard Enterprise, Дэйв Хусак (Dave Husak), безоблачные вычисления, обеспечит равные условия игры, которых нет в текущей облачной экологии.

«Безоблачные вычисления устраняют различие между общедоступностью и приватностью, позволяя рабочим нагрузкам приложений и доступу к данным свободно перемещаться и запускаться там, где это необходимо, когда это необходимо, - говорит Хусак. - По мнению разработчика современного ПО, устаревшие стеки и диаграммы архитектуры Jenga-блоков ограничивают гибкость и выбор технологий и больше не являются предпочтительным способом работы».

Фабрика соединений безоблачных вычислений предоставляет абстракцию, позволяющую разработчикам не беспокоиться о мелочах сетевых политик и элементов управления и просто использовать механизмы соединений, ориентированные на пространство имен, которые появляются в облачных инструментах и ландшафте приложений. «Безоблачные вычисления управляют пользовательскими сетевыми топологиями, разработанными для оптимизации производительности приложений, и разработчикам приложений не нужно беспокоиться о сети», - говорит Антонио Нери (Antonio Neri), СЕО HPE.

Наконец, фабрика соединений предлагает «экономическую основу, которая обеспечит сообществу разработчиков ПО с открытым исходным кодом по-настоящему открытую точку приземления, которая будет стимулировать инновации не только для публичных облаков, окруженных стеной, но и откроет новые перспективы для инноваций с использованием аналогичных услуг, инструментов и методологии, где они необходимы, отметил Нери. К ним относятся частные ЦОД, распределенные торговые точки и новые операторы связи - везде, где включена безоблачная инфраструктура.

При рассмотрении нового продукта или процесса, такого как безоблачные вычисления, важно понимать, в чем заключается постоянная проблема. Взять, к примеру, безопасность. Как отмечает независимый технолог и автор статей по облачным вычислениям Дэвид Стром (David Strom), никакие технологии не могут излечить человеческую ошибку.

«Самые большие ограничения для облака не имеют ничего общего с технологией. Это имеет отношение к людям, которые используют технологию, - говорит Стром. - Они забывают поставить правильную защиту, или они неправильно ее устанавливают, или они не аутентифицируют правильные группы пользователей. Это вещи, которые так хорошо известны, и это несколько смущает, что мы говорим о них в 2019 г.»

Одна из ошибок, которую эксперты надеются обойти с помощью стратегии безоблачных вычислений, - это стремление пожертвовать долгосрочной устойчивостью ради краткосрочных выгод.

«Мы не заинтересованы в создании огороженного сада, чтобы конкурировать со всеми другими, которые блокируют данные пользователей, - говорит Хусак. - Мы не хотим быть надзирателями какой-то новой тюрьмы данных. То, что могли бы сделать безоблачные вычисления, - это создать открытое игровое поле, где каждый может встретиться и провести сделку. Мы были бы посредником в этом, предоставляя базовые возможности».

Ввиду того, что кибербезопасность стала одной из главных проблем безопасности в странах, и миллиарды людей пострадали от взломов в прошлом году, правительство и бизнес тратят больше времени и денег на киберзащиту. Исследователи из Лаборатории командования по развитию боевых возможностей США, Корпоративной исследовательской лаборатории армии, также известной как ARL, и университета Тоусона, возможно, нашли новый способ повышения безопасности сети.

Многие системы кибербезопасности выполняют обнаружение вторжений в распределенные сети, что позволяет небольшому количеству высококвалифицированных аналитиков одновременно контролировать несколько сетей, снижая затраты за счет масштаба и более эффективно используя ограниченные знания в области кибербезопасности. Однако этот подход требует передачи данных от датчиков обнаружения вторжения в защищаемую сеть на центральные анализаторы. По словам исследователей, передача всей информации, полученной от датчиков, требует слишком большой полосы пропускания.

Из-за этого большинство систем обнаружения вторжений в распределенных сетях отправляют аналитикам по безопасности только предупреждения или сводки действий. При наличии только сводных данных кибератаки могут остаться незамеченными, поскольку у аналитика не всегда бывает достаточно информации, чтобы понять сетевую активность, или альтернативно, время может быть потрачено впустую в погоне за ложными срабатываниями.

В исследовании, представленном на 10-й Международной мультиконференции по сложности, информатике и кибернетике, ученые хотели определить, как максимально сжать сетевой трафик, не теряя возможности обнаруживать и расследовать вредоносную активность.

Работая над теорией о том, что злонамеренная сетевая активность рано себя проявит, исследователи разработали инструмент, который прекращает передачу трафика после передачи определенного количества сообщений. Полученный сжатый сетевой трафик был проанализирован и сравнен с анализом, выполненным для исходного сетевого трафика.

Как и предполагалось, исследователи обнаружили, что кибератаки часто проявляют вредоносность на ранних стадиях процесса передачи. Когда группа обнаруживала вредоносную активность на более позднем этапе процесса передачи, она обычно была не первым проявлением вредоносной активности в этом сетевом потоке.

«Эта стратегия должна быть эффективной в снижении объема сетевого трафика, передаваемого от датчика в центральную аналитическую систему, - сказал Сидни Смит (Sidney Smith), исследователь из ARL и ведущий автор работы. - В конечном итоге, эта стратегия может быть использована для повышения надежности и безопасности армейских сетей».

На следующем этапе исследователи хотят интегрировать этот метод с классификацией сетей и методами сжатия без потерь, чтобы уменьшить объем трафика, который должен передаваться в центральные аналитические системы, до уровня менее 10% от исходного объема трафика, при этом теряя не более 1% предупреждений о кибербезопасности.

«Будущее обнаружения вторжений - в машинном обучении и других методах ИИ, - сказал Смит. - Однако многие из этих методов слишком ресурсоемки, чтобы их можно было использовать на удаленных датчиках, и все они требуют больших объемов данных. Система кибербезопасности, включающая нашу методику исследования, позволит собирать данные, которые, скорее всего, являются вредоносными, для дальнейшего анализа».

Гарвардский физик показал, что могут существовать кротовые норы: туннели в искривленном пространстве-времени, соединяющие два отдаленных места, через которые возможно путешествие.

Но пока не собирайте вещи для поездки на другую сторону галактики; хотя теоретически это возможно, людям бесполезно путешествовать, говорит автор исследования Дэниел Джафферис (Daniel Jafferis) из Гарвардского университета, проведенного в сотрудничестве с Пин Гао (Ping Gao), также из Гарварда и Ароном Уоллом (Aron Wall) из Стэнфордского университета.

«Прохождение этих кротовых нор занимает больше времени, чем прямое движение, поэтому они не очень полезны для космических путешествий», - сказал Джафферис. Он представит свои результаты на встрече Американского физического общества в 2019 году в Денвере.

Несмотря на его пессимизм в отношении пангалактического путешествия, он сказал, что поиск способа построить кротовую нору, через которую мог бы проходить свет, был стимулом в стремлении развить теорию квантовой гравитации.

«Реальный смысл этой работы связан с информационной проблемой черной дыры и связями между гравитацией и квантовой механикой», - сказал Джафферис.

Новая теория была вдохновлена, когда Джафферис начал думать о двух черных дырах, запутавшихся на квантовом уровне, как сформулировано Хуаном Малдасеной (Juan Maldacena) из Института перспективных исследований и Ленни Сусскиндом (Lenny Susskind) из Стэнфорда. Хотя это означает, что прямая связь между черными дырами короче, чем связь через кротовую нору, и, следовательно, перемещение по ней не является кратчайшим путем, теория дает новое понимание квантовой механики.

«С внешней точки зрения путешествие через кротовую нору эквивалентно квантовой телепортации с использованием запутанных черных дыр», - сказал Джафферис.

Джафферис основывал свою теорию на положении, впервые разработанном Эйнштейном, Подольским и Розеном в 1935 году, и состоящим из связи между двумя черными дырами (термин «кротовая нора» был придуман в 1957 году). По словам Джеффериса, поскольку кротовую нору можно преодолеть, это был особый случай, когда информацию можно было извлечь из черной дыры.

На сегодняшний день основным камнем преткновения в формулировании проходимых кротовых нор является потребность в отрицательной энергии, которая, как представляется, несовместима с квантовой гравитацией. Однако Джафферис преодолел это, используя инструменты квантовой теории поля, вычисляя квантовые эффекты, подобные эффекту Казимира.

«Я думаю, что это научит нас глубоким вещам о соответствии калибровки и гравитации, квантовой гравитации и, возможно, даже о новом способе формулирования квантовой механики», - сказал Джафферис.

Исследователи из Калифорнийского университета (UCLA) разработали новое устройство, которое создает электричество от падающего снега. Первое в своем роде, это устройство недорогое, маленькое, тонкое и гибкое, как лист пластика.

«Устройство может работать в отдаленных районах, потому что оно обеспечивает свое собственное питание и не нуждается в батареях, - сказал старший автор Ричард Канер (Richard Kaner), который возглавляет кафедру инноваций в области материаловедения доктора Мён Ки Хонга (Myung Ki Hong) из UCLA. - Это очень умное устройство - метеостанция, которая может сказать вам, сколько снега падает, направление падения снега, а также направление и скорость ветра».

Исследователи называют его трибоэлектрическим наногенератором на основе снега или снежным ТЭН’ом. Трибоэлектрический наногенератор, который генерирует заряд посредством статического электричества, производит энергию от обмена электронами.

«Статическое электричество возникает в результате взаимодействия одного материала, который захватывает электроны, и другого, который отдает электроны, - сказал д-р Канер, который является профессором химии и биохимии, материаловедения и инженерии, а также членом Калифорнийского института наносистем в UCLA. - Вы разделяете заряды и производите электричество практически из ничего».

Снег заряжен положительно и отдает электроны. Силикон - синтетический каучукоподобный материал, состоящий из атомов кремния и кислорода в сочетании с углеродом, водородом и другими элементами - заряжен отрицательно. Когда падающий снег контактирует с поверхностью силикона, это производит заряд, который захватывает устройство, создавая электричество.

«Снег уже заряжен, поэтому мы подумали, почему бы не принести другой материал с противоположным зарядом и не извлечь заряд для создания электричества?» - сказал соавтор Махер аль-Кади (Maher El-Kady, постдокторант UCLA по химии и биохимии.

«Хотя снег любит отдавать электроны, производительность устройства зависит от эффективности другого материала при извлечении этих электронов, - добавил он. - После тестирования большого количества материалов, включая алюминиевую фольгу и тефлон, мы обнаружили, что силикон производит больше заряда, чем любой другой материал».
По словам аль-Кади, около 30 процентов поверхности Земли каждую зиму покрыто снегом, в течение которого солнечные панели часто не работают. Накопление снега уменьшает количество солнечного света, достигающего солнечной батареи, ограничивая выходную мощность панелей и делая их менее эффективными.

По его словам, новое устройство может быть встроено в солнечные панели, чтобы обеспечить непрерывное энергоснабжение во время снегопада.

По словам д-ра Канера, устройство можно использовать для мониторинга зимних видов спорта, таких как катание на лыжах, для более точной оценки и улучшения характеристик спортсмена при беге, ходьбе или прыжках. Он также имеет потенциал для определения основных моделей движения, используемых при катании на беговых лыжах, которые невозможно обнаружить с помощью умных часов.

Это может привести к появлению нового поколения носимых устройств с автономным питанием для отслеживания спортсменов и их выступлений.
Оно также может отправлять сигналы, указывающие, движется ли человек. Устройство может сказать, когда человек идет, бежит, прыгает или марширует.

Исследовательская группа использовала 3D-печать для разработки устройства, которое имеет слой силикона и электрод для захвата заряда. Команда считает, что устройство может быть произведено по низкой цене, учитывая «простоту изготовления и доступность силикона», сказал Канер. Силикон широко используется в промышленности, в таких продуктах, как смазочные материалы, изоляция электрических проводов и биомедицинские имплантаты, и теперь у него есть потенциал для сбора энергии.

Ботинок с подключенным устройством

Ученые из университетов Бирмингема, Бристоля и Колорадо, г. Боулдер, приблизили разработку следующего поколения устройств хранения и обработки данных, используя новейшую науку под названием скирмионика.

Скирмионика фокусируется на использовании свойств нанометровых структур в магнитных пленках, называемых скирмионами. Они вращаются на поверхности магнита подобно крошечным вихрям, и ученые считают, что их можно использовать для гораздо более плотного хранения данных, чем это возможно в настоящее время с использованием существующих методов хранения магнитных данных

Форма этих скирмионных структур означает, что закодированные в них данные также могут передаваться с использованием гораздо меньшей мощности, чем это делается в настоящее время.

Но организовать эти новые структуры таким образом, чтобы они могли хранить и передавать данные, оказалось сложной задачей.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Physics, группа британских теоретиков и американских экспериментаторов продемонстрировала способ объединения нескольких скирмионов вместе в структурах, которые они называют «скирмионными сумками», что обеспечивает гораздо более плотную упаковку данных в скирмионных системах.

«Задача улучшения нашего хранилища данных становится все более актуальной, - объясняет Марк Деннис (Mark Dennis), профессор теоретической физики в Университете Бирмингема и ведущий автор исследования. - Нам понадобятся новые технологические подходы, чтобы увеличить объем данных, которые мы хотим хранить на наших компьютерах, телефонах и других устройствах, и сумки скирмионов могут быть путем к этому. Вместо того чтобы использовать последовательности одиночных скирмионов для кодирования двоичных битов, каждый скирмионная сумка может вместить любое количество скирмионов, что значительно увеличивает потенциал хранения данных».

Команда смоделировала свою технику в магнитных устройствах, используя компьютерное моделирование, и успешно проверила ее в экспериментах с жидкими кристаллами.

«Особенно интересно увидеть, как эта технология работает в жидких кристаллах, поскольку она открывает новые возможности для достижений в таких областях, как экраны дисплея, датчики или даже солнечные элементы», - добавляет соавтор, доктор Дэвид Фостер (David Foster) из Бристольского университета.

Скирмионы были первоначально предложены в качестве теоретической модели фундаментальных частиц профессором Тони Скирмом (Tony Skyrme) из Университета Бирмингема в 1960-х годах. Это исследование, финансируемое фондом Leverhulme и Министерством энергетики США, демонстрирует, как чисто теоретические идеи в физике могут привести к инновационным технологиям.

Каждая точка представляет направление магнита: белая вверх, черная вниз. Сумки состоят из трех вихревых комков, которые являются скирмионами внутри сумки

Эта новость вызвала повышенный интерес у рыночных аналитиков. Вот как ее прокомментировал Поль Гиллин (Paul Gillin), главный редактор команды микроанализа Wikibon.

Google делает свое крупнейшее приобретение на рынке публичных облаков с намерением получить бизнес-аналитику Looker Data Sciences Inc. за 2,6 млрд. долл.

Сделка должна помочь ускорить усилия Google по улучшению конкуренции с лидерами публичных облачных сервисов Amazon Web Services и Microsoft. Но Google предоставила пока немного информации о том, как она намерена интегрировать приобретенный актив, заявив, что дорожная карта будет развернута после нормативного утверждения.

Google рассматривает приобретение как способ удвоить свое положение в качестве поставщика облачных услуг, а также успех своего облачного хранилища данных BigQuery, которое генеральный директор Google Cloud Томас Курьян (Thomas Kurian) назвал «неотъемлемой частью цифрового преобразования». Добавление Looker позволит предоставить клиентам общую модель данных для всех своих информационных хранилищ, расширенную аналитику и улучшенную способность создавать совместные приложения на основе данных в различных отраслях промышленности.

«Теперь у нас есть комплексное решение, - сказал Курьян. - Клиенты могут принимать данные в пакетном режиме, обрабатывать и предварительно обрабатывать, понимать неструктурированные данные и обслуживать их через Looker как из BigQuery, так и из других источников данных, будь то в облаке Google, в локальной сети или в другом облаке».

Хранилище данных и аналитика становятся новым полем битвы на рынке облачных платформ, поскольку провайдеры пользуются преимуществами быстрой миграции своих клиентов с большими локальными рабочими нагрузками на облачные платформы. Собирая данные клиентов для использования в проектах с большими данными, облачные провайдеры могут продавать более широкий спектр дополнительных услуг.

Объявленная сделка может вызвать волну приобретений и консолидации на рынке облачных больших данных, отмечает Дуг Хеншен (Doug Henschen) из Constellation Research. «Это первый выстрел, который, скорее всего, приведет к тому, что Google купит больше и, скорее всего, получит конкурентную реакцию от Amazon Web Services», - сказал он.

Microsoft вкладывает средства в свою платформу Power BI и предлагает агрессивные цены, «зная, что перенос большего количества данных на облачную платформу выгодно, делает их более гибкими и приводит к постоянным сборам за хранение», отметил Хеншен.

BI-возможности и возможности визуализации Looker являются «отличным дополнением к облачному хранилищу данных BigQuery и новому гибридному облачному предложению Anthos, - заявил Джеймс Кобиелус (James Kobielus), ведущий аналитик Wikibon. - Looker предоставляет Google Cloud многогранное гибкое BI-предложение, которое может объединять данные из различных приложений [SaaS], позволяя пользователям получать данные из любого общедоступного облака или локального источника». Это именно тот вид стратегического приобретения, который нужен Google Cloud».

Looker покупает у Google лидерство, хотя и временное, в гонке за создание наиболее полного набора инструментов для ИИ.

Основанная в 2011 году Looker вырвалась из толпы стартапов бизнес-аналитики, автоматизировав и упростив большую часть процессов извлечения и подготовки данных, которые преследовали более ранние системы BI.

Облачный движок компании может напрямую запрашивать несколько источников, а его платформа визуализации оптимизирована для совместного использования и встраивания в другие приложения.

В сообщении в блоге своей компании генеральный директор Looker Фрэнк Бин (Frank Bien) подчеркнул, что для существующих клиентов и партнеров мало что изменится.

"Эта сделка «символизирует повышенный интерес Google к развитию облачных сервисов, ориентированных на предприятия и бизнес", - отмечает Чарльз Кинг (Charles King), главный аналитик Pund-IT Inc.

Японские ученые разработали метод превращения вещества на основе меди в материал, имитирующий свойства драгоценных и дорогих металлов, таких как золото и серебро. Новая среда, изготовленная из наночастиц меди (очень маленьких структур на основе меди), имеет многообещающие применения в производстве электронных устройств, которые в противном случае зависели бы от дорогих аналогов из золота и серебра. Она также подходит для изготовления электронных компонентов с использованием технологий печати, которые признаны экологически чистыми методами производства.

Исследование было опубликовано в журнале Scientific Reports, онлайн-журнале открытого доступа под управлением Nature.

Развитие Интернета вещей (IoT) быстро увеличило спрос на тонкие и носимые электронные устройства. Например, IoT зависит от связи между устройствами, для чего требуются антенны, которые до сих пор требовали дорогих металлических композитов на основе золота и серебра.

На сегодняшний день существующие методы получения наночастиц меди не были идеальными, поскольку они приводили к примесям в материале. Поскольку эти примеси могли быть удалены только при чрезвычайно высоких температурах, наночастицы меди, которые были созданы при комнатной температуре, были нечистыми и, следовательно, не могли затвердеть в пригодные для использования части. До сих пор это было одним из препятствий на пути создания более экономичной альтернативы золотым и серебряным деталям в электронных устройствах.

Совместное исследование, проведенное учеными из Университета Тохоку и Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd в Токио, сообщает об успешном синтезе наночастиц меди со способностью затвердевать при гораздо более низких температурах, оставаясь в то же время чистым. Команда изменила структуру наночастиц меди и сделала их более стабильными, чтобы они не разрушались при низких температурах.

«Медь была привлекательным альтернативным материалом при изготовлении электрических цепей. Самая важная часть использования меди - это изменение ее так, чтобы она затвердевала при низких температурах. До сих пор это было трудно, потому что медь легко взаимодействует с влагой в воздухе и ухудшается, превращаясь в нестабильные наночастицы. С помощью методов, использованных в этом исследовании, которые изменяют структуру углерода и тем самым делают его более стабильным, мы успешно преодолели эту проблему нестабильности», - сказал Киеши Кание (Kiyoshi Kanie), доктор философии, доцент в Институте междисциплинарных исследований передовых материалов Университета Тохоку.

Исследователи надеются расширить применение своих наночастиц на основе меди не только для электроники. Они считают, что этот материал будет полезен и в других секторах. «Наш метод эффективно создал материалы на основе наночастиц меди, которые можно использовать в различных типах гибких и носимых устройств по требованию, легко изготовляемые с помощью процессов печати при очень низкой стоимости», - добавляет Кани.

Нанопасты из меди с низкотемпературным спеканием для печатной электроники и крепления матрицы

В мобильных телефонах, холодильниках, самолетах - транзисторы есть везде. Но они часто работают только в ограниченном диапазоне тока. Физики из Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) в Мюнхене в настоящее время разработали органический транзистор, который прекрасно работает как при малых, так и при больших токах.

Транзисторы - это полупроводниковые устройства, которые контролируют напряжение и ток в электрических цепях. Чтобы снизить экономические и экологические издержки, электронные устройства должны стать меньше и эффективнее. Это относится прежде всего к транзисторам. В области неорганических полупроводников размеры ниже 100 нанометров уже являются стандартными. В этом отношении органические полупроводники не смогли за ними угнаться. Кроме того, их производительность в отношении транспорта заряда значительно хуже. Но органические структуры предлагают другие преимущества. Их можно легко напечатать в промышленном масштабе, стоимость материала ниже, и их можно прозрачно наносить на гибкие поверхности.

Томас Вайц (Thomas Weitz), профессор физического факультета LMU и член Инициативы по наносистемам в Мюнхене, и его команда интенсивно работают над оптимизацией органических транзисторов. В своей публикации в Nature Nanotechnology они описывают изготовление транзисторов с необычной структурой, которые являются крошечными, мощными и, прежде всего, универсальными. Тщательно подбирая небольшой набор параметров в процессе производства, они смогли спроектировать наноразмерные устройства для высоких или низких плотностей тока. Основное нововведение заключается в использовании нетипичной геометрии, которая также облегчает сборку наноскопических транзисторов.

«Нашей целью было разработать конструкцию транзистора, которая сочетает в себе способность проводить высокие токи, типичные для классических транзисторов, с работой при низком напряжении, необходимой для использования их в качестве искусственных синапсов», - говорит проф. Вайц. Благодаря успешной сборке и характеристике вертикальных органических полевых транзисторов с точно выбираемыми размерами и ионным затвором эта цель теперь достигнута.

Потенциальные области применения новых устройств включают в себя OLED и датчики, где требуются низкие напряжения, высокая плотность тока во включенном состоянии или большая крутизна. Особый интерес представляет их возможное использование в так называемых мемристивных элементах.

«Мемристоры можно рассматривать как искусственные нейроны, так как они могут использоваться для моделирования поведения нейронов при обработке электрических сигналов, - объясняет Вейц. - Благодаря точной настройке геометрии запоминающего устройства его можно применять в различных контекстах, таких как процессы обучения в искусственных синапсах». Исследователи уже подали заявку на патент устройства, что позволит им разработать новую архитектуру транзисторов для промышленного использования.

В поисках лучшей безопасности при передаче данных правительства и другие организации по всему миру инвестируют и разрабатывают технологии на основе квантовой связи и сопутствующими методами шифрования.

Исследователи изучают вопрос о том, как эти новые системы, которые, по идее, могли бы обеспечить невзламываемые каналы связи, могут быть интегрированы в существующие и будущие оптоволоконные сети. Исследования, проведенные в Национальном институте информационных и коммуникационных технологий в Японии группой, в состав которой входит старший приглашенный исследователь Тобиас А. Эрикссон (Tobias A. Eriksson), обещают решить одну из ключевых задач для этого приложения: как обеспечить безопасную связь с помощью распределения непрерывно изменяемых квантовых ключей. Этот метод, часто называемый QKD, заключается в непрерывном обмене ключами шифрования, сгенерированными с помощью квантовой технологии, для шифрования данных, передаваемых между двумя или более сторонами.

Тобиас Эрикссон и его коллеги говорят, что основным камнем преткновения для этого приложения является шум, создаваемый волоконными усилителями на одномодовых волоконных системах текущего поколения. Их исследования включали изучение того, как использовать многожильные волоконно-оптические технологии, которые, как ожидается, будут применяться в будущих сетях передачи.

Как следует из названия, многожильные волоконно-оптические системы используют несколько волоконно-оптических жил в одном пучке, через которые могут передаваться данные. В современных оптоволоконных сетях каждая нить обычно имеет только одно ядро.

«Безопасная связь - одна из самых сложных задач в настоящее время, и многие из существующих методов шифрования могут когда-нибудь быть легко взломаны алгоритмами, разработанными для квантовых компьютеров, - говорит Эрикссон. - Одна из причин, по которой мы не видели коммерческого развертывания QKD, заключается в том, что технология несовместима с текущей сетевой архитектурой».

По словам Эрикссона, по мере развертывания многоядерного волокна в будущем исследователи будут искать возможности использования этой технологии для решения проблемы шифрования.

«Вопрос, который мы задали себе, заключается в том, можно ли использовать пространственные размеры многожильных волокон для совместного распространения классических и квантовых сигналов, - сказал Эрикссон. - Мы обнаружили, что классические каналы могут передаваться совершенно незаметно для квантовых сигналов, что в одномодовом волокне невозможно, поскольку шум усилителя убивает квантовые каналы».

Команда Эрикссона измерила избыточный шум от перекрестных помех между классическим и квантовым каналами, используя 19-жильный кабель. Они обнаружили, что этот подход может поддерживать 341 канал QKD с разносом 5 ГГц между длинами волн 1537 нм и 1563 нм.

Группа сообщила, что когда квантовые каналы используют выделенное волокно многожильного кабеля, сетевые операторы могут избежать шума, генерируемого перекрестными помехами между волокнами, убедившись, что длины волн квантовых сигналов от QKD лежат в защитной полосе между классическими каналами, которые несут данные. Это простой метод решает проблему мультиплексирования квантовых и классических каналов и позволяет избежать введения новых компонентов для классических каналов связи.