Информация от 30 июня 2006

31.1. Одежду научат менять цвет и утепляться

Внедрение высоких технологий в текстильную и швейную промышленность нередко вызывает у потребителей скептические отклики, но энтузиасты "хай-тека" все же не оставляют попыток усовершенствовать одежду, сделать ее по-настоящему "умной" и уменьшить тем самым размеры нашего гардероба.

Два последних достижения в этой области: новые ткани в самом ближайшем времени позволят людям менять цвет одежды в зависимости от настроения, а также "утепляться" или "охлаждаться" в случае нежданных капризов погоды.

Электрохромные полимеры, разработанные в Университете Коннектикута, способны отражать большее или меньшее количество света в зависимости от интенсивности электронных импульсов, и в случае применения их в текстильном производстве поменять цвета костюма можно будет одним нажатием миниатюрного переключателя. Пока что такие ткани в состоянии изменить цвет с оранжевого или красного на голубой, однако ученые обещают, что вскоре создадут ткани, меняющие цвет на любой из возможных цветов светового спектра.

По словам профессора Грегори Зоцинга, ткань будет пронизана десятками тончайших проводов, расположенных таким образом, чтобы воздействие излучаемого ими электронного поля охватывало каждое переплетение нитей. Также любой предмет новаторской одежды будет снабжен миниатюрным источником питания и пультом управления, с помощью которого владелец будет способен менять цветовую гамму своего костюма на свой вкус, даже не снимая ее.

Главная на сегодняшний день проблема заключается в том, что ткани из электрохромных полимеров не позволяют достичь того уровня комфорта, на который мы можем рассчитывать, нося одежду, выполненную из хлопка или шерсти и даже нейлона. Пока эти ткани получаются чрезвычайно жесткими и плотными, что, в частности, не позволяет телу "дышать", однако, по утверждению Зоцинга, при должном финансировании проекта они будут способны в самом ближайшем будущем решить и это задачу.

В Великобритании разработка одежды нового поколения идет в другом направлении. В ходе исследования, начатого по инициативе Министерства обороны Великобритании, которое искало способ сделать "полевую" одежду для своих солдат более "практичной", ученые из Университета Бата разработали ткани, которые способны "утепляться" или, напротив, становиться более тонкими в зависимости от температуры тела человека.

По словам руководителя проекта Джулиана Винсента, инженеры черпали вдохновение в механизме распространения семян вечнозелеными деревьями - такими, как ель или сосна. "Представьте себе сосновую шишку: пока она висит на дереве, чешуйки с семенами остаются закрытыми, как только же шишка оказывается на земле, чешуйки раскрываются. Мы стремились добиться аналогичного эффекта и в ткани для одежды, и теперь у нас это получилось", - говорит Винсент.

Разработанная ими ткань способна чувствовать тело. Когда оно слишком перегревается, расстояние между сплетенными волокнами автоматически увеличивается, обеспечивая дополнительный доступ воздуха к телу и испарение пота. В случае же чрезмерного охлаждения расстояние вновь уменьшается, и "поры" ткани сужаются. "Нам всем приходилось сталкиваться с ситуациями, когда погода стремительно менялась даже по несколько раз на дню, что приносило массу неудобств. Ткани из нашей одежды избавят вас от необходимости подбирать нужную одежду и постоянно переодеваться", - заявил Джулиан.

"Газета" 20.04.2006

http://www.prognosis.ru/news/tech/2006/4/21/wear.html

31.2. Лампочки заменят природным светом

Революционный по своей технологии и действию светящийся фотонный пластик создан коллективом ученых из американских университетов Южной Калифорнии и штата Мичиган. В результате прослужившую последние 135 лет человечеству электрическую лампочку накаливания вскоре можно будет увидеть лишь в историческом музее.

Фотонный пластик представляет собой тончайший прозрачный лист, который излучает свет при подаче на него электрического тока. Его особенность состоит в том, что этот пластик способен превращать электрическую энергию в поток фотонов - в естественные световые частицы. В результате его свет ничем не отличается от природного.

ИТАР-ТАСС 14.04.2006

>http://www.prognosis.ru/news/tech/2006/4/17/light.html

31.3 Электричество добудут из воздуха

Электричество в небольших количествах можно вырабатывать прямо из окружающего нас пространства. Никакой лженауки: просто нужно превратить "отходы в доходы" - утилизировать энергию сонма гуляющих вокруг электромагнитных волн.

Разумеется, электростанции на этом принципе не создашь. Но смотрите: всевозможных передатчиков в городской среде становится всё больше, и мощность окружающего нас излучения растёт. Телевизионные вышки и радиостанции, сотовые ретрансляторы и карманные рации, беспроводной Интернет и охранные сигнализации, домашние радиотелефоны...

С другой стороны, мощность, требуемая рядом электронных приборов, постоянно падает. Посмотрите на RFID-чип, который в несколько раз меньше крупицы сахарного песка, или на оригинальные мультипроцессоры, довольствующиеся, в зависимости от загрузки, от 0,015 до 0,5 ватта мощности.

Рано или поздно эти условные кривые мощностей должны были пересечься. Сейчас как раз наступил момент, когда великое множество портативных приборов уже может работать без аккумуляторов - просто "питаясь эфиром". Не тем эфиром, что упорно ищут физики-альтернативщики, а тем, что "в эфире новости Первого канала, здравствуйте!".

Такую идею выдвинула гавайская компания Ambient Micro в сотрудничестве с гавайским отделением компании Trex Enterprises. И не просто выдвинула, а начала активно воплощать в жизнь. Она работает над крошечными магнитными антеннами и другими узлами, которые преобразовывают в постоянный ток пробегающие мимо низкочастотные радиосигналы от радио- или телевизионных станций.

Собственно, любой радиоприёмник занимается именно этим, но его "интересует" не энергетика волны, а сигнал, который она несёт, и для того, чтобы в динамиках можно было что-то расслышать, сигнал этот приходиться усиливать, затрачивая энергию. Однако если взять устройство, требующее для нормальной работы милливатты, то вполне можно для его питания обойтись "даровым эфиром".

К июню 2006 года компания намерена представить первый небольшой модуль MS-AMPS (Multi-Source Ambient Power Supply - блок питания с множественным окружающим источником энергии), который должен оказаться способным заменить литиевую батарейку в маломощной аппаратуре. Эта "пластинка" будет иметь размеры 63,5 х 12,7 х 6,4 миллиметра и должна вырабатывать постоянную мощность 0,06-0,1 ватта в течение, как минимум, гарантированного 10-летнего срока службы. При серийном производстве, полагает Ambient Micro, она будет стоить в магазине один доллар или даже меньше.

Самое очевидное использование этой технологии (названной RF Magnetic Energy Technology) на ближайшее время: пожарные датчики, охранные сигнализации или другие сенсоры, которые никогда не будут нуждаться в замене батарейки. Естественно, от этой оригинальной разработки не откажутся и военные, обожающие всякие высокотехнологичные электронные штуковины.

На днях компания Ambient Micro получила от американских ВВС (USAF) $100-тысячный контракт на развитие такой системы питания датчиков для маленьких беспилотных разведчиков (размером с муху или шмеля). А ранее из ряда других государственных источников - почти $400 тысяч на проработку всей этой технологии и создание действующих прототипов. В дальней перспективе - микроскопические сканеры, приводимые в действие окружающей энергией, смогут плавать в кровотоке в поисках больных тканей.

"Они (инженеры) пробуют делать вещи всё меньше, но с уменьшением размеров энергия становится проблемой, - говорит президент гавайской компании Скотт Викер (Scott Weeker) - Окружающая энергия - свободная, чистая, естественная. Плохие новости - то, что количество её, поставляемой из этих источников (радиопередатчики) является небольшим. Ещё нереально привести таким способом в действие электромобиль или даже портативный компьютер. Хорошие новости: количество энергии, необходимой для новых устройств, понижается быстро".

Конечная цель компании такова. Она намерена создать миниатюрное устройство, которое будет утилизировать сразу несколько источников энергии: видимый свет и радиоволны, звуковые волны, механическую вибрацию (например, грунта), да ещё и перепады температур.Ну а дальше задумана миниатюризация этой технологии, вплоть, как мы уже сказали, до устройств, способных путешествовать в сосудах человека. В подобных медицинских датчиках или, скажем, имплантатах, MS-AMPS, правда, предстоит столкнуться (на рынке) с другим внушающим уважением конкурентом: миниатюрным топливным элементом, работающим на крови.

Мембрана.Ру

http://www.prognosis.ru/news/tech/2006/4/14/waves.html

31.4. Самодвижущаяся вода сэкономит энергию

Хайнер Линке (Heiner Linke) из универститета Орегона (University of Oregon) поставил занятный опыт по самостоятельному перемещению капли воды верх по миниатюрной лестнице. Хотя наклон этой лестницы был очень небольшой, капля всё же бежала в гору.

Опыт основан на широко известном явлении: каплю воды бросают на очень горячую сковороду, и она начинает хаотично бегать по ней, даже не касаясь поверхности. Каплю удерживает тонкий слой пара, образующийся под ней.

Физику осталось лишь придумать профилированную пилообразную поверхность, в которой пар имел лишь один выход. Так и получилось, что тонкая (толщиной с человеческий волос) паровая подушка постоянно толкала каплю в одном направлении. При этом она набирала скорость, достаточную, чтобы даже после окончания лестницы прокатиться немного вверх по гладкой наклонной плоскости, разогретой до высокой температуры.

Забавный эксперимент, полагает учёный, может привести к практическим новшествам, например - миниатюрным кондиционерам для микросхем, в которых охлаждающая жидкость будет перекачиваться, словно сама собой, без каких бы то ни было движущихся деталей насоса. При этом система циркуляции воды не тратила бы энергии батарей, а использовала бы тепло самой микросхемы.

Правда, до появления таких систем охлаждения, действительно пригодных, скажем, для ноутбуков, может пройти ещё несколько лет.

Мембрана.Ру 31.03.2006 http://www.prognosis.ru/news/tech/2006/3/31/water.html

31.5. Механические микросхемы вытесняют электронные

По словам ветерана индустрии микроэлектромеханических систем (МЭМС) доктора Курта Петерсена (Kurt Petersen), МЭМС-резонаторы поначалу не были коммерчески успешными продуктами. Ранее интеграция этих резонаторов в структуру рабочего электронного чипа требовала больших затрат на единицу продукции, и поэтому готовый МЭМС-продукт не мог конкурировать с электронными устройствами на базе кварцевых осцилляторов.

"Я один из тех, кто начал производить МЭМС-резонаторы еще в 1970-х годах, и тогда считал, что они не смогут конкурировать на рынке микроэлектроники с кварцевыми аналогами", - признается д-р Петерсен. Сегодня, считают специалисты, есть все предпосылки к использованию МЭМС-резонаторов в микроэлектронике вместо кварцевых генераторов. Д-р Петерсен, оценив ситуацию в области МЭМС-технологий, микропроизводства и нанолитографии, сделал вывод, что в ближайшем будущем МЭМС-устройства будут доминировать на рынке микроэлектроники.

Д-р Петерсен и его коллега д-р Джо Браун (Joe Brown) в настоящее время работают над новой серией МЭМС-осцилляторов в компании SiTime Corp. Разработанные компанией осцилляторы с частотой от 1 до 125 МГц серии SiT1xxx и SiT8002 уже пользуются спросом у производителей чипов, сообщает SmallTimes. Готовый продукт характеризуется малыми размерами - 2 x 2,5 x 0,85 мм. Это стало возможным с использованием технологии упаковки МЭМС QFN, совместимой с традиционной CMOS-архитектурой. Планы компании довольно оптимистичны - вытеснить с рынка кварцевые осцилляторы, которые, по словам д-ра Петерсена, уже проигрывают по компактности и стоимости МЭМС-устройствам.

Еще одно преимущество SiT1xxx и SiT8002 состоит в их вибронезавивимости и устойчивости к "шоковым" механическим ударам. В настоящее время осцилляторы широко используются практически во всех микропроцессорах, без которых немыслимы мобильные телефоны, ноутбуки, GPS-навигаторы и цифровые фотокамеры.

Было устранено одно из сложнейших препятствий перед производителями МЭМС и микроэлектронщиками, которое состояло в нанесении МЭМС на микросхему или чип (MEMS on top of a wafer). Разработана технология адгезии НЭМС и кремниевых подложек при температуре около 1000 oС "MEMS First". Технология "MEMS First" впервые была разработана и запатентована компанией Bosch, а SiTime применила ее непосредственно для осцилляторов.

Новые осцилляторы планируется использовать не только в таких "сложных" устройствах, как МР3-плееры, но и в брелоках-ключах для автомобильной сигнализации, где тоже необходимы сверхкомпактные резонаторы. Еще одно применение серии SiT1xxx - гироскопы, акселерометры и другая точная техника.

источник: www.cnews.ru http://news.onru.ru/news/open/1460.html

31.6. Кинотеатр для мобильного

Во время поездки, например в автобусе, можно забыть обо всем вокруг, погрузившись в настоящий мир собственного кинотеатра

Каждый, кто пробовал смотреть видео на небольшом экране мобильного телефона, может подтвердить, что это не так уж и удобно. К тому же в мире всегда происходит что-нибудь интересное, и вам придется отвлекаться от действия, чтобы смотреть по сторонам. Южнокорейская компания Kowon Technology на выставке Expo Comm Korea 2006 предложила уникальный способ решения этой проблемы.

Компания Kowon выпускает дисплей в виде очков (модель MSP-209) для пользователей мобильных телефонов, которые позволят их владельцам просматривать видео, не опасаясь, что еще кто-либо сможет его увидеть. Таким образом, во время поездки в автобусе, например, можно забыть обо всем вокруг, погрузившись в настоящий мир собственного кинотеатра.

На каждом из "стекол" очков расположен ЖК-дисплей с высоким разрешением (QVGA, 320х240 точек), и при просмотре у пользователя складывается ощущение, что он смотрит 32-дюймовый телевизор (вес каждого дисплея всего 2 грамма). Эти ЖК-дисплеи могли бы стать самыми маленькими в мире.

Источником сигнала для MSP-209 может служить мобильный телефон, КПК, портативный медиаплеер, игровая консоль и другие подобные устройства. К сожалению, на сайте производителя не говорится, как и через какой интерфейс очки будут подключаться к телефону и прочим устройствам. Но отмечается, что MSP-209 - универсальная модель и подойдет ко всем портативным аппаратам.

Вес MSP-209 всего 58 граммов. Аккумулятор новинки - как у хорошей Bluetooth-гарнитуры (хватит на 8 часов непрерывного телепросмотра). Мощность наушников, удобно прилегающих к дужкам очков, - 380 мВт. В перспективе Kowon Technology рассчитывает выпустить усовершенствованную версию очков, дисплеи в которых будут поддерживать разрешение 640 х 480 точек.

Очки со встроенными экранами предлагают и другие компании. Например, фирма Cngtek около года назад выпустила мультимедийное устройство Mobile Personal Entertainment Center (MPEC) Cinema, роль дисплея в котором играют очки с ЖК-экранами и встроенными стереофоническими наушниками.

При этом, по заявлениям производителя, размер картинки эквивалентен размеру изображения на 30-дюймовом телевизоре с расстояния в два метра. Медиацентр способен воспроизводить видеоролики в форматах AVI, MPEG-4, музыкальные композиции в форматах MP3, WMA, WAV и JPEG-фотографии.

В конце апреля на выставке CTIA в Лас-Вегасе компания Icuiti представила свой вариант аналогичного устройства. Удобство модели CP920 заключается в том, что она полностью совместима с форматом мобильного телевидения, бурно развивающимся в Старом и Новом Свете. Головной мобильный телевизор доступен пока в двух вариантах. Модель CP920 оснащена мониторами разрешением 640х480, угол обзора составляет 26 градусов. А в CP230 мониторы 320х240 и угол - 24 градуса. Стоить новинка будет порядка 300 долларов.

Чуть ранее - в январе этого года - компания MicroOptical представила свои очки myvu, которые предназначены для более комфортного просмотра видео с различных устройств. Отличие этой модели от других состоит в том, что myvu обладает встроенными наушниками, что позволяет не только индивидуально смотреть видео, но и слушать звук.

http://www.vz.ru/society/2006/5/15/33709.html

31.7. QD-LED дисплеи обходят конкурентов по всем параметрам

Технология QD-LED позволила создать гибкие дисплеи с недостижимыми для LCD- и OLED-дисплеев чистотой и глубиной цветопередачи, яркостью, контрастностью, а также ошеломляюще низким энергопотреблением.

Как известно, плоские и даже гибкие дисплеи - уже не новинка на мировом рынке электронной техники. Однако современные LCD- и OLED-дисплеи не могут обеспечить необходимой для комфортной работы яркости и контрастности в бюджетных моделях, а гибкими могут быть только OLED-дисплеи, стоимость которых довольно высока для рядового потребителя.

В связи с этим различные компании ведут поиски новых продуктов, способных при относительно низкой стоимости предложить потребителю гибкий дисплей с высокой контрастностью и быстродействием. Так, недавно компания QD Vision, США, объявила о разработке и последующей продаже нового типа дисплеев - электронного устройства на квантовых точках, сообщает Technology Review.

Квантовые точки - это нанокристаллы с особыми свойствами, ведущие себя как один отдельный атом. Их характеристики настолько уникальны, что квантовые точки используются в различных отраслях высоких технологий - от диагностики раковых заболеваний и медицинской визуализации до построения наноэлектронных логических схем и идентификации биологического оружия. Первый прототип дисплея от QD Vision's представляет собой монохромный экран размером 32х64 пикселя. Г-н Сет Ко-Салливан (Seth Coe-Sullivan), руководитель технологического отдела компании, уверяет, что через несколько месяцев будет сконструирован прототип "квантового дисплея", не уступающий по количеству пикселей современным НDTV. Помимо высокой яркости и контрастности (изображение на дисплее можно видеть даже при ярком солнечном свете), устройство будет потреблять в 30 раз меньше энергии, чем современные аналогичные LCD-дисплеи. Также новый дисплей можно изгибать практически в любом направлении.

Кроме этого, дисплей на квантовых точках может покрывать гораздо больше цветов из видимой области спектра, чем любой OLED или LCD. Как говорит г-н Ко-Салливан, количество цветов, отображаемых QD-LED (от quantum dot - квантовая точка) дисплеем, может быть на 30% больше, чем в современных CRT-дисплеях. Однако не все старое забыто - так, от OLED новый дисплей унаследовал заднюю планку, управляющую пикселями.

Г-н Ко-Салливан назвал эти устройства "дисплеями нового поколения" из-за их характеристик. Основа дисплея нового типа - квантовые точки разных размеров. Именно в зависимости от размера нанокристалла, они светятся разным цветом. Так, например, квантовая точка диаметром шесть нанометров будет светиться красным цветом, а двухнанометровая - голубым. При этом цвета отличаются высокой чистотой спектра. В LCD и OLED субпиксели основных цветов обычно не характеризуются высокой чистотой цвета, поэтому их сложнее настроить. Чистота основных субпикселей - это главное отличие дисплеев на квантовых точках. Именно это позволяет получать более насыщенные цвета при том же энергопотреблении светоизлучающей матрицы.

Снижение энергопотребления достигается за счет того, что нерабочие пиксели не потребляют энергии, в то время как в LCD-дисплеях задняя подсветка работает все время, несмотря на то, сколько пикселей в настоящее время заблокированы. Для производства одного фотона в QD-LED тратится всего 50 электронов, что немного для светоизлучающего устройства.

Также дисплеям на квантовых точках не потребуется подсветки, без которой LCD-дисплей невозможно сконструировать. "Благодаря этому, черный цвет у нас получается действительно черным, в то время как цветные пиксели формируют яркую и четкую картинку", - поясняет г-н Ко-Салливан. Исследование возможности построения дисплеев на квантовых точках началось еще в 1990-х годах. Однако технологии того времени не позволяли создавать наночастицы с унифицированными и стабильными геометрическими характеристиками. Теперь же компания QD Vision разработала собственную технологию серийного производства квантовых точек, что позволяет ей в скором времени вынести на мировой рынок новый тип дисплея. Пока компания ограничивается выпуском дисплеев для мобильных телефонов.

http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2006/05/23/201958

31.8. Обнаружен незамеченный гидродинамический эффект

Датский физик Томас Бор обнаружил незамеченный ранее гидродинамический эффект, который возникает при быстром вращении ведра с водой. Он раскручивал ведро так, чтобы вода стояла по стенкам, а часть дна в центре оставалась сухой. Неожиданно оказалось, что форма освободившегося от воды пятачка вовсе не круглая. Сухое пятно имеет форму звезды со скругленными лучами, число которых может быть от трех до шести в зависимости от скорости вращения. Эффект пока не объяснен, но, по-видимому, связан с особенностями циркуляции воды и воздуха во вращающемся сосуде. По словам автора открытия, то, что этот эффект не было описан раньше - чистая случайность. Изучение этого эффекта может пролить свет, например, на особенности циркуляции атмосферы быстро вращающихся планет, передает Радио Свобода.

http://news.proext.com/tech/22214.html

31.9. Сканер сетчатки глаза в мобильном

Английская компания xVista сообщила, что ею успешно завершена разработка система сканирования и проверки сетчатки глаза, которая может быть встроена в мобильный телефон, сообщает Журнал "Мобильный Контент".

На разработку было потрачено 6 лет партнерства с Университетом Сассекса и 3,4 млн. $, результатом стала технология считывания уникальной сетчатки глаза, что может быть использовано в целях сохранения конфиденциальности и проверки личности человека. Сначала сканирование проходит с целью помещения данных сетчатки глаза в базу данных, и в последствии результаты сканирования сверяются с эталоном из базы данных.

Система может запускаться на медленных компьютерных устройствах и телефонах, оснащенных встроенной фотокамерой. Карта памяти на 256 Mb может хранить данные о 250000 сетчатках, а на проверку сетчатки в базе из 1000000 записей система тратит меньше секунды.

То, что раньше считалось научной фантастикой, сегодня доступно каждому. Биометрические технологии становятся важным элементом систем безопасности, это подтверждается, к примеру, внедрения сканирования сетчатки глаза в аэропорту Хитроу, где результаты сканирования сверяются с биометрическими данными, содержащимися в паспорте пассажира. Такие системы безопасности планируется внедрить во всех аэропортах страны.

"Используя аэропорт в качестве площадки тестирования, xVista теперь может предоставить возможность использовать уникальную систему всем владельцам мобильных устройств для защиты данных. В аэропортах теперь всегда будут знать, кто пилот, кто носильщик, а кто террорист"

xVista на данный момент ведет переговоры с правительственными агентствами, обсуждая возможность внедрить технологию идентификации по биометрическим данным во все сферы общественной жизни, где очень важно идентифицировать человека.

http://news.proext.com/tech/22180.html

31.10. 100% прозрачности!

Как вы знаете, когда свет проходит сквозь прозрачное стекло, часть его отражается от поверхности и рассеивается. Справиться с этой проблемой решили сотрудники японского института, занимающегося исследованием различных задач в области физики и химии. Разработчики представили теоретический проект материала, который обладает 100-процентной прозрачностью, сообщает 3Dnews.

Структура призмы довольно проста: разработчики соединили нано кольца драгоценных металлов (золото, серебро) и прочный стеклоподобный материал. В итоге получилась структура, не отражающая вообще ничего и являющаяся полностью прозрачной для любого света. В будущем подобной технологии можно найти применение в конструировании телескопов, фотоаппаратов, другого оптического оборудования.

http://itnews.com.ua/21822.html

31.11. Ученые изобрели ботинки для саперов

Специалисты из исследовательского центра биомедицинской инженерии Сингапурского технологического университета изобрели роботизированные ботинки, позволяющие ходить по минному полю, не взрывая мины, передает сайт Подробности с ссылками на Взгляд и MIGnews (Россия)

В отличие от прежней обуви для саперов, рассчитанной на гашение ударной волны и сохранение целостности ног, робототехнические ботинки призваны исключить сам подрыв.

Каждый ботинок оснащен шестью "ногами", в которые встроены миноискатели. Если электронные датчики фиксируют приближение металла, когда владелец такой обуви опускает ногу вниз, автоматическое устройство мгновенно поднимает вверх соответствующую опору, в то время как остальные пять обеспечивают устойчивость ноги человека, принимая на себя его вес. Таким образом, владелец противоминных ботинок на мины не наступает.

Авторы проекта - Франц Константин Фусс и Эдин Тань Мин представили прототип ботинок на военной выставке Asian Defence Technology 2006. Они отмечают, что испытания и совершенствование системы еще будет продолжено, но к изобретению уже проявили интерес ряд компаний.

http://itnews.com.ua/21804.html

31.12. Нанотехнологии сегодня

Автор: Юрий Свидиненко

Нанотрубки, квантовые точки, кремниево-органические чипы становятся основой новых продуктов, многие из которых готовятся к выходу на рынок.

Приведем несколько примеров уже существующих устройств, полученных с помощью нанотехнологий.

В 2000 году был изготовлен ряд экспериментальных транзисторов на нанотрубках. Правда, как оказалось, полученные транзисторы значительно уступают в скорости современным (количество циклов on/off - всего сто тысяч в секунду, что обусловлено недостаточной мобильностью электронов в транзисторе). В 2004 году проблему отчасти решили, создав новое органическое покрытие, повышающее мобильность электронов.

На поверхность нанотрубки нанесли специальный полимер - перхлорат/полиэтилен оксид (ППО). Если раньше надо было что-то придумывать для превращения нанотрубки в транзистор, то сейчас достаточно химическим методом нанести ППО на нанотрубку, и нанотранзистор готов! Также исследователи построили несколько пробных схем на основе нового транзистора. Им удалось произвести каскады нанотранзисторов длиной до 0,5 дюйма (длина каскада при этом ограничивается длиной нанотрубки; таким образом, в нанотранзисторе использованы нанотрубки максимальной длины, раньше этого достичь не удавалось). Развитие подобной технологии может привести к тому, что микросхемы и платы можно будет печатать на специальном принтере высокого разрешения, заправив его полотном из нанотрубок вместо бумаги. Тот же принтер напечатает и светодиодную матрицу, то есть фактически можно будет печатать компьютеры целиком.

Из-за удобства применения в микроэлектронике сегодня все больше внимания уделяется пластиковым компьютерным микросхемам. Они могут лечь в основу гибких пластиковых мониторов, электронной бумаги, гибких ПК и т. д. Теоретически это довольно дешевая технология, однако до сих пор массовое производство таких устройств не налажено. Почему? Потому что пластик характеризуется низкой мобильностью электрических зарядов. Исследователи из Лабораторий Белла, университета Рутгерса и университета Иллинойса обнаружили, что ориентация кристаллических органических полупроводников, размещенных в пластике, играет большую роль в увеличении производительности транзисторов, выполненных на этой основе. Им удалось разработать простую технологию производства транзисторов из хрупкого органического материала на гибкой полимерной основе. Так была достигнута рекордная мобильность заряда для пластиковых гибких устройств.

Ориентация проводящего кристалла по отношению к транзисторным электродам определяет их быстродействие. Разработанная технология (исследователи назвали ее ламинационной) может использоваться для дешевого массового производства органических транзисторов и светоизлучающих диодных матриц. Реальные продукты, созданные ламинационным методом, появятся через три-четыре года.

Япония преуспела в создании гибких солнечных батарей и FOLED-дисплеев. FOLED - гибкий органический дисплей (Flexible Organic Light Emitter Display). Уже есть прототипы подобных устройств, и их изготовители утверждают, что они найдут массовое применение в следующем поколении мобильных телефонов, видеокамер и цифровых фотоаппаратов.

Расскажем немного о дисплеях на основе нанотрубок. Углеродные нанотрубки - своеобразные цилиндрические молекулы диаметром примерно от половины нанометра и длиной до нескольких миллиметров. Рассмотрим матрицу из углеродных нанотрубок.

Если на электроды подать напряжение соответствующей полярности, нанотрубка заряжается отрицательно, линии электрического поля вблизи заряженной нанотрубки искривляются и в окрестности острия нанотрубки напряженность поля становится огромной, причем тем больше, чем тоньше нанотрубка. Такое локальное поле может вырывать электроны из нанотрубки. Под действием внешнего поля летящие электроны формируются в пучок. Этот эффект называется автоэлектронной эмиссией.

В обоих случаях берут два плоских электрода, один из которых покрывают слоем углеродных нанотрубок, ориентированных перпендикулярно ко второму. Если на электроды подается такое напряжение, что нанотрубка заряжается отрицательно, из нее на второй электрод излучается пучок электронов: ток в системе идет. При другой полярности нанотрубка заряжается положительно, электронная эмиссия из нее невозможна, и ток в системе отсутствует. Чтобы с помощью автоэлектронной эмиссии получить изображение, на аноде закрепляют люминофор. Электронный удар возбуждает молекулы люминофора, которые затем переходят в основное состояние, излучая фотоны. Например, при использовании в качестве люминофора сульфида цинка с добавками меди и алюминия наблюдается зеленое свечение, а при добавлении серебра - синее. Красный цвет получают с помощью легированного европием оксида иттрия.

В июне 2004 компании Agilent Technologies, Discera и Intel объявили о разработке производственных модулей, которые позволят выпускать чипы, названные one-chip integration. В таком "сложном" чипе уже будут находиться антенны, фильтры и логика, управляющая всеми этими устройствами. В первую очередь новые чипы появятся в мобильных телефонах и других средствах беспроводной коммуникации.

Компания Sharp, используя нанотехнологические подходы в создании новых интегрированных микросхем (кремниево-органических), изготовила солнечную батарею в виде пленки толщиной от 1 до 3 мкм. Это меньше современных аналогов примерно в сто раз. Компания собирается начать промышленное производство новинки уже в этом году. Слоями солнечных батарей планируется покрывать мобильные телефоны, автомобили и даже специальную одежду. Также возможна интеграция этих батарей с новыми FOLED-дисплеями. Пленка площадью в две визитные карточки весит всего 1 г и обладает мощностью 2,6 Вт. По словам разработчиков, этого уже достаточно, чтобы обеспечить электропитанием велосипедный фонарь.

Дэн Шлиц (Dan Schlitz) и его команда год назад выиграли первый приз на 16-м ежегодном соревновании Burton D. Morgan Entrepreneurship Competition с бизнес-планом, направленным на разработку устройства, которое будет охлаждать электронику ноутбуков. "Конечно, одними ноутбуками применение таких охладителей не ограничивается. Они могут применяться и в мобильных телефонах (попробуй засунуть в мобильный телефон механический вентилятор! - Ю.С.), и в карманных компьютерах, и в другой электронике, которой необходим отвод тепла", - говорит Дэн.

Такие кулеры могут быть встроены в металлический радиатор, размещающийся на микросхемах. Это и обеспечит быстрый отвод тепла. Исследователи первыми использовали воздухоохлаждающую технологию, у которой охлаждающая способность близка к водным охладителям - 40 Вт/кв. м.

Ученые из универститета Ньюкасла создали две уникальные кремниевые микроминиатюры (длиной около 400 мкм) знаменитых архитектурных достопримечательностей Великобритании: Золотой мост и скульптуру Голубой ангел. Они столь малы, что их не видно невооруженным глазом. Для их создания команда использовала последние достижения в области химии, физики и микромеханики.

Технология, использованная исследователями, может быть полезна при изготовлении антенн для мобильных телефонов. Будущие микроантенны значительно сократят энергопотребление и стоимость производства мобильных телефонов.

Компания Nantero, специализирующаяся на изготовлении молекулярной памяти на основе нанотехнологий, и компания LSI Logic, лидер в производстве специализированных микрочипов, в июне начали переоборудовать одну из производственных линий под производство новых чипов памяти по технологии Nantero. На ней будет выпускаться NRAM - нанопамять с высокой плотностью данных.

IBM создала прототип устройства памяти "многоножка" (Millipede), первое наноустройство хранения данных. Компания ожидает, что эта переломная технология завоюет рынок к 2006 или 2007 году. Новинка состоит из записывающей матрицы манипуляторов, включающей в себя 4096 кантилеверов, выполненных как устройства чтения-записи (подобные кантилеверы используются сейчас в электронных и атомно-силовых микроскопах). Правда, у прототипа пока вчетверо меньше кантилеверов, но это не мешает сделать вывод о благоприятных рыночных перспективах продукта.

IBM уже способна изготовлять "многоножки" серийно на базе кремниевых МЭМС. Однако "многоножка" - не простой жесткий диск, где головки не прикасаются к магнитной поверхности. Это устройство представляет собой "чистую" цифровую технологию. Принцип его работы сравним с работой проигрывателей грампластинок, в которых считывающая вибрирующая игла скользила по борозде, несущей информацию, только у "многоножки" есть ряд кантилеверов, которые скользят по поверхности хранения данных, на которой есть углубления, кодирующие 1 и 0. Таким образом, отклонения кантилеверов от равновесного положения переводятся в набор нулей и единиц.

http://www.computerra.ru/xterra/34701/page3.html

31.13 Наночастицы исправят бракованный кремний

Новый наноматериал, синтезированный учеными, позволит резко сократить брак полупроводниковых пластин, что приведет к снижению себестоимости полупроводников.

Международная команда исследователей открыла простой и эффективный метод синтеза сферических нанокристаллов церия. Как утверждают ученые, с помощью этих наночастиц дефектов на кремниевых пластинах станет гораздо меньше. Обычно, при производстве плоских кремниевых пластин их поверхность никогда не бывает идеально ровной. Современная технология получения плоских пластин механо-химической нормализацией поверхности (chemical-mechanical planarization - СМР) обычно не может убрать все дефекты с пластин.

"Сферические кристаллы церия CeO2, допированные титаном, уменьшают дефекты CMP на 80%, что является высоким показателем для современной промышленной микро- и наноэлектроники, - комментирует открытие доктор Вонг из института Джорджии, США. - Однако без помощи коллег из Пекина, Великобритании и двух частных компаний - Ferro Corporation и Nanocerox мы не смогли бы достигнуть таких результатов".

Наночастицы при этом действуют и как абразив, и как bulk-"заполнитель" - за счет того, что титановые наночастицы обеспечивают эффект "прилипания" к поверхности кремниевой пластины.

Внутренняя часть наночастиц СеO2, сообщает Nanotechweb, состоит из одиночного кристалла без его разделения на грани, так как сверху наночастицы покрыты 1-2 нанометровым слоем наночастиц TiO2.

В жидкостной фазе оболочка TiO2 формирует сферу, минимизируя ее поверхностную энергию. Пока технология их производства позволяет обеспечить выход до 300 грамм цериевых наночастиц в час.

Ученые уверены, что наночастицы могут быть адаптированы к другим оксидным системам. Это позволит расширить их применение до таких отраслей, как: нанофотоника, неорганические пигменты, катализаторы и т.д. "Технология CMP используется для изолирования и соединения друг с другом отдельных транзисторов на пластине, - говорит Вонг. - CMP - метод благодаря своей универсальности стал одним из быстроразвивающихся методов за последнее десятилетие. Около 60% всех чипов изготовлено именно с помощью CMP - технологии. Также предвидится расширение области действия СМР-технологии благодаря введению новых медных соединений между транзисторами в чипе".

Именно сферические наночастицы могут улучшить этот технологический процесс. Поэтому ученые, совместно с заинтересованными в коммерциализации этого изобретения фирмами, пытаются найти более дешевый и быстрый метод производства наночастиц.

http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2006/06/09/203352

31.14 Алмазы спасают закон Мура

Алмазные полупроводники, способные резко повысить характеристики микросхем и продолжить действие закона Мура на многие годы вперед, перестают быть экзотикой.

За прошлый год учеными из Вашингтонского университета Карнеги были достигнуты значительные результаты в области синтеза искусственных алмазов ценностью до 10 карат. При этом они ничем не уступают природным аналогам, кроме цены. Ученые предсказывают также резкое падение цен на искусственные алмазы в течение десятилетия. Сегодня довольно быстро развиваются компании, занимающиеся синтезом искусственных алмазов. Одна из них - Apollo Diamond Inc., расположенная в Бостоне, США, планирует на основе синтетических алмазов производить полупроводниковые пластины, аналогичные кремниевым.

Еще до массового производства искусственных алмазов было установлено, что они - отличные полупроводники, и заменили бы кремний в микроэлектронике, если бы не их высокая цена.

Чип на основе алмаза-полупроводника может работать при частоте до 81 ГГц, что в несколько раз выше, чем кремниевые аналоги. При этом теплоотдача у алмазных полупроводников ниже, следовательно, их можно будет компоновать с более высокой плотностью размещения компонентов и потребуются значительно меньшие затраты на охлаждение алмазного чипа.

Как утверждают эксперты из европейской компании по производству алмазных полупроводников Carbon Power Electronics Сonsortium, благодаря постоянно снижающейся стоимости искусственных алмазов к 2011 году на рынке появятся первые электронные устройства на их основе.

В то время как классические микросхемы и чип переживут еще 4-5 итераций закона Мура, "алмазные микросхемы" могут продлить этот закон еще на 10-20 итераций, при использовании технологий лазерных соединений между микросхемами, трехмерным построением архитектуры и т.п. Через некоторое время, при развитой молекулярной нанотехнологии, можно будет создать алмазоид, который заменит большинство традиционных материалов. Это открытие еще в несколько раз продлит закон Мура из-за перехода к механоэлектрическим компьютерам с высокой плотностью вычислительной мощности.

Скорее всего, алмазные чипы будут использоваться, в первую очередь, в космической и военной микроэлектронике из-за высокой природной устойчивости алмаза к резким перепадам температур и высокому давлению.

Обычно ученые получают алмазы с помощью осаждения вещества в паровой фазе, т.н. CVD-технология. Благодаря этой технологии в свое время появились углеродные нанотрубки, со временем из разряда экзотических химических структур перекочевавшие в широкую промышленность. Возможно, что и алмазные материалы ждет такое же будущее.

http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2006/06/08/203256