Íîâàÿ òåõíîëîãèÿ íàíîýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ ïåðåêëþ÷àòåëåé |
Òðàäèöèîííûå êðåìíèåâûå èíòåãðàëüíûå ñõåìû ìîæíî íàéòè âî ìíîãèõ óñòðîéñòâàõ, îò áîëüøèõ ñåðâåðîâ äî àâòîìîáèëåé è ìîáèëüíûõ òåëåôîíîâ. Èõ øèðîêî ðàñïðîñòðàí¸ííàÿ èíòåãðàöèÿ îò÷àñòè çàâèñèò îò ñïîñîáíîñòè ïîëóïðîâîäíèêîâîé îòðàñëè ïðîäîëæàòü îêàçûâàòü íà䏿íóþ è ìàñøòàáíóþ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü íà ïðîòÿæåíèè ìíîãèõ äåñÿòèëåòèé, ñîîáùàåò «WordScience.org».
Îäíàêî, â òî âðåìÿ êàê êðåìíèåâûå ñõåìû ïðîäîëæàþò óìåíüøàòüñÿ â ðàçìåðàõ, ïðåäñêàçàíèÿ î òîì, ÷òî ÷èñëî òðàíçèñòîðîâ, êîòîðûå ìîãóò ïîìåñòèòüñÿ íà èíòåãðàëüíûõ ñõåìàõ, óäâàèâàåòñÿ êàæäûå äâà ãîäà — ïîòðåáëåíèå ýíåðãèè ðàñò¸ò íåâåðîÿòíî áûñòðî. Êðîìå òîãî, îáû÷íûå êðåìíèåâûå ýëåêòðîííûå óñòðîéñòâà íå î÷åíü õîðîøî ôóíêöèîíèðóþò ïðè ýêñòðåìàëüíûõ óñëîâèÿõ, òàêèõ êàê âûñîêàÿ òåìïåðàòóðà è ðàäèàöèÿ.
 ïîïûòêå ïîääåðæàòü ïðîãðåññ ýòèõ óñòðîéñòâ ðàçëè÷íûå íàó÷íûå ñîîáùåñòâà äî ñèõ ïîð ñòðåìÿòñÿ íàéòè ãèáðèäíûå èëè àëüòåðíàòèâíûå òåõíîëîãèè, ñòàðàÿñü ïðè ýòîì ñäåðæèâàòü ðàñõîä ïîòðåáëÿåìîé ýíåðãèè. Òåõíîëîãèÿ íàíîýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ ïåðåêëþ÷àòåëåé (ÍÝÌ) ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç òåõ âàðèàíòîâ, â êîòîðûõ ïî ïðåäïîëîæåíèþ ó÷¸íûõ, ïðîñëåæèâàþòñÿ áîëüøèå ïåðñïåêòèâû íà áóäóùåå.
«ÍÝÌ ïåðåêëþ÷àòåëè ñîñòîÿò èç íàíîñòðóêòóð, òàêèõ êàê óãëåðîäèñòûå íàíîòðóáêè è íàíîïðîâîëîêà, êîòîðûå ìåõàíè÷åñêè îòêëþ÷àþòñÿ ïîä äåéñòâèåì ýëåêòðîñòàòè÷åñêèõ ñèë äëÿ òîãî, ÷òîáû ðàçîðâàòü öåïü èëè ðàçîìêíóòü êîíòàêò ñ ýëåêòðîäîì», — çàÿâèëè Ãîðàöèî Ýñïèíîçà, Äæåéìñ Í. è Íýíñè Äæ. Ôàðëè ïðîôåññîðà â Èíæåíåðíîé øêîëå Ìàêêîðìèêà ïðè Ñåâåðî-Çàïàäíîì óíèâåðñèòåòå (McCormick School of Engineering at Northwestern University).
ÍÝÌ ïåðåêëþ÷àòåëè, ðàçðàáîòàííûå äëÿ ôóíêöèîíèðîâàíèÿ, àíàëîãè÷íî êðåìíèåâûì òðàíçèñòîðàì, ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû êàê â àâòîíîìíûõ, òàê è â ãèáðèäíûõ ÍÝÌ óñòðîéñòâàõ. Äàííûå ïåðåêëþ÷àòåëè èìåþò óëüòðàíèçêîå ýíåðãîïîòðåáëåíèå è ñèëüíóþ óñòîé÷èâîñòü ê âûñîêèì òåìïåðàòóðàì è ðàäèàöèîííîìó îáëó÷åíèþ.
Ñ ó÷¸òîì ñâîåãî ïîòåíöèàëà â ïîñëåäíåì äåñÿòèëåòèè áûëî óäåëåíî ñóùåñòâåííîå âíèìàíèå íà ðàçâèòèå, êàê ãèáðèäíûõ, òàê è àâòîíîìíûõ ÍÝÌ óñòðîéñòâ.  òåêóùåì âûïóñêå æóðíàëà «Nature Nanotechnology» ãîâîðèòñÿ î ðàññìîòðåíèè ýòîãî äåñÿòèëåòíåãî ïðîãðåññà ãðóïïîé Ýñïèíîçà. Èõ îáçîð ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âñåñòîðîííåå îáñóæäåíèå ïîòåíöèàëà ýòèõ òåõíîëîãèé, à òàêæå îñíîâíûõ ïðîáëåì, ñâÿçàííûõ ñ èõ óñòðàíåíèåì.
Íàïðèìåð, îäíà ïðîáëåìà, èìåþùàÿñÿ ñ äàâíèõ âðåì¸í çàêëþ÷àëàñü â ñîçäàíèè îãðîìíîãî êîëè÷åñòâà íàíîñòðóêòóð, òàêèõ êàê óãëåðîäíûå íàíîòðóáêè, êîòîðûå â îñíîâíîì èñïîëüçóþòñÿ äëÿ ñîçäàíèÿ ÍÝÌ óñòðîéñòâ. (Äëÿ ñðàâíåíèÿ, ñîâðåìåííàÿ êðåìíèåâàÿ ýëåêòðîíèêà ìîæåò èìåòü ìèëëèàðäû òðàíçèñòîðîâ íà îäíîì ÷èïå).  òî âðåìÿ, êàê îòäåëüíûå ÍÝÌ óñòðîéñòâà ïîêàçûâàþò î÷åíü âûñîêóþ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü, îêàçûâàåòñÿ, ïî ñåé äåíü òðóäíî «çàñòàâèòü» èõ íà䏿íî ðàáîòàòü äëÿ ìèëëèîíîâ öèêëîâ, êîòîðûå íåîáõîäèìû â òîì ñëó÷àå, åñëè óñòðîéñòâà ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â áûòîâîé ýëåêòðîíèêå.  æóðíàëå «Nature Nanotechnology» ïîäðîáíî äåòàëèçèðîâàíû ðàçëè÷íûå âèäû îòêàçîâ è òàêæå îïèñàíû ìåòîäû ïî èõ óñòðàíåíèþ.
 êà÷åñòâå ïðèìåðà äîñòèæåíèé, êîòîðûå ñïîñîáñòâóþò óëó÷øåíèþ íà䏿íîñòè òåõíîëîãèè ÍÝÌ ïåðåêëþ÷àòåëåé, ñîîáùàåòñÿ â ïîñëåäíåì íîìåðå æóðíàëà «Advanced Materials». Çäåñü Ýñïèíîçà âìåñòå ñî ñâîåé ãðóïïîé ïîêàçûâàåò, êàê âûáîð íîâîãî ìàòåðèàëà ìîæåò çíà÷èòåëüíî ïîâûñèòü íà䏿íîñòü ãèáðèäíûõ «ÍÝÌ-ÊÌÎÏ» è àâòîíîìíûõ ÍÝÌ óñòðîéñòâ.
«ÍÝÌ óñòðîéñòâà, èñïîëüçóåìûå ñ ìåòàëëè÷åñêèå ýëåêòðîäàìè, ÿâëÿþòñÿ îäíèì èç ìíîæåñòâà ñïîñîáîâ îòêëþ÷åíèÿ, âûïîëíåííîãî ïîñëå íåñêîëüêèõ öèêëîâ ñðàáàòûâàíèÿ», — ñêàçàë Îóýí Ëî, àñïèðàíò Ñåâåðî-Çàïàäíîãî óíèâåðñèòåòà è ñî-àâòîð ñòàòüè, â íàñòîÿùåå âðåìÿ ðàáîòàþùèé â êîìïàíèè «Intel».
Çàìåíÿÿ âñåãî ëèøü ìåòàëëè÷åñêèå ýëåêòðîäû íà ýëåêòðîäû, èçãîòîâëåííûå èç ïðîâîäÿùèõ àëìàçîïîäîáíûõ óãëåðîäíûõ ïë¸íîê, ãðóïïà ó÷¸íûõ ñìîãëà çíà÷èòåëüíî ïîâûñèòü êîëè÷åñòâî öèêëîâ â ýòèõ óñòðîéñòâàõ. Ïåðåêëþ÷àòåëè, êîòîðûå èçíà÷àëüíî îòêëþ÷àëèñü ïîñëå 10 öèêëîâ, òåïåðü ðàáîòàþò áåç ñáîåâ ïðè 1 ìèëëèîíå öèêëîâ. Ýòîò ïîâåðõíîñòíûé, íî ýôôåêòèâíûé ïðîãðåññ ìîæåò ñòàòü êëþ÷åâûì øàãîì äëÿ ðåàëèçàöèè ÍÝÌ óñòðîéñòâ, ïîòåíöèàëû êîòîðûõ òàêæå èçëîæåíû â íåäàâíåì îáçîðå.
Ðàáîòà, î êîòîðîé ãîâîðèòñÿ â «Advanced Materials», áûëà âûïîëíåíà áëàãîäàðÿ ñîòðóäíè÷åñòâó ìåæäó Ñåâåðî-Çàïàäíûì óíèâåðñèòåòîì (Northwestern University), Öåíòðîì èíòåãðèðîâàííûõ íàíîòåõíîëîãèé (Center for Integrated Nanotechnologies) â Íàöèîíàëüíîé ëàáîðàòîðèè Ñèíäèà (Sandia National Laboratories) è Öåíòðîì íàíîìàòåðèàëîâ (Center for Nanoscale Materials) â Àðãîííñêîé íàöèîíàëüíîé ëàáîðàòîðèåé (Argonne National Laboratory). Ôèíàíñèðîâàíèå áûëî ïðåäîñòàâëåíî Íàöèîíàëüíûì íàó÷íûì ôîíäîì (National Science Foundation), Àðìåéñêèì èññëåäîâàòåëüñêèì óïðàâëåíèåì (Army Research Office), Ìèíèñòåðñòâîì ýíåðãåòèêè ÑØÀ (U. S. Department of Energy) è Óïðàâëåíèåì âîåííî-ìîðñêèõ èññëåäîâàíèé (Office of Naval Research).
«Â êîíå÷íîì ñ÷¸òå, ïîíèìàíèå ãèáðèäíûõ «ÍÝÌ-ÊÌÎÏ» óñòðîéñòâ ñëåäóþùåãî ïîêîëåíèÿ ïîçâîëèò ïðîèçâîäèòü äàëüíåéøåå ìàñøòàáèðîâàíèå ýëåêòðîíèêè, à òàêæå ìíîãî÷èñëåííûõ ñèñòåì, ñ êîòîðûìè ìû åæåäíåâíî ñòàëêèâàåìñÿ», — ñêàçàë Ýñïèíîçà.
| « Ïðåä. çàïèñü — Ê äíåâíèêó — Ñëåä. çàïèñü » | Ñòðàíèöû: [1] [Íîâûå] |