Новости Hardware → нанотехнологии

IBM и 3M разрабатывают клей для полупроводников

Компьютерный гигант IBM и известная своими инновационными разработками компания 3M объявили о сотрудничестве в создании специального клея для полупроводников. Ключевой особенностью создаваемого вещества будет возможность создавать многослойные полупроводниковые структуры, что позволит существенно уменьшить размеры интегральных схем.

 

По словам сотрудников IBM, этот клей позволит создавать структуры, содержащие до 100 слоев полупроводников. Такое решение будет применяться для более тесной интеграции при создании SoC. Так, ученые уже видят всего одну микросхему, которая будет в себе объединять вычислительный процессор, память и сетевые функции.




Стоит сказать, что инженеры IBM делали попытки продвинуться в этом направлении и ранее, но без подобных материалов у них ничего не получалось. Построенные таким образом чипы будут использоваться в портативной электронике, в частности, в планшетах, так как для них размер имеет первоочередное значение. Как сама разработка, так и первые решения на ее базе будут готовы к 2013 году.  К сожалению, пока непонятно, как инженеры собираются бороться с выделением тепла, но думается, что у них есть соображения на этот счет.

Материалы по теме:

Источник:

Globalfoundries готова к производству 20-нм тестового чипа

Globalfoundries сообщила, что ею успешно достигнута стадия tape out для первого 20-нм чипа с помощью инструментов проектирования от таких партнёров, как Cadence Design Systems, Magma Design Automation, Mentor Graphics и Synopsys, занимающихся автоматизацией проектирования электроники (EDA). Контрактный производитель сообщает, что он готов к работе с заказчиками над дизайном их 20-нм чипов.

 

Как отмечает Globalfoundries, все четыре EDA-компании продемонстрировали, что их инструменты для размещения компонентов и трассировки проводников и соединений (P&R) поддерживают современные правила, относящиеся к 20-нм техпроцессу. Так, они включают библиотеку подготовительных шагов для технологии double patterning, которая и требовалась при разработке дизайна тестового 20-нм чипа.

Globalfoundries сообщает, что дизайн, библиотеки и все необходимые скрипты доступны пользователям, желающим оценить 20-нм технологию производства чипов на мощностях компании.

Материалы по теме:

Источник:

Ученые работают над системой редактирования ДНК

Новое совместное исследование ученых из Массачусетского  технологического института и Гарвардского университета позволит в конечном итоге изменять ДНК любой клетки. Исследователи на данный момент работают над средствами, которые позволят произвольно изменять генетический код клеток вне зависимости от их строения и происхождения.

По словам ученых, их разработка уже в недалеком будущем позволит менять геномы отдельных клеток, таким образом добиваясь от них необходимых функций. Ученые уже демонстрируют значительные успехи в изменении генома кишечной палочки.

 

«Мы получили достаточно много скептических замечаний от других биологов. Когда вносишь столь значительные изменения в генетический код клетки, можно вполне закономерно ожидать, что что-нибудь пойдет не так», - сообщил Питер Карр, ученый из Массачусетского технологического института.

Такие передовые средства генной инженерии помогут человечеству решить множество проблем: создание ранее недоступных медицинских препаратов, выращивание тканей или даже органов, выведение новых сортов растений, устойчивых к заболеваниям и др.

Материалы по теме:

Источник:

Ученые разработали «мягкую» память

Группе ученых из Университета Северной Каролины удалось создать запоминающее устройство, которое может произвести революцию в разработке биокомпьютеров. В отличие от полупроводниковой, их память является мягкой и устойчивой к внешним воздействиям и может отлично функционировать во влажной среде.

 

«В отличие от существующей памяти, которая весьма хрупкая и чувствительная к внешним воздействиям, разработанное нами устройство по консистенции больше всего похоже на желе», - рассказал Майкл Дики, доцент кафедры химических и биомолекулярных исследований университета и один из авторов разработки.

Принцип работы памяти схож с таковым для мемристоров, которые многие исследователи считают возможным преемником для современных микросхем памяти. Там значение кодируется нулем или единицей, которые фиксируются с помощью электронов. В «мягкой» памяти кодирование происходит с помощью ионов. Каждая ячейка состоит из двух электродов, между которыми располагается специальный гель, состоящий из индия, галлия и других веществ, на водной основе.

На данный момент разработка еще слишком громоздкая и «сырая» для использования даже в дальнейших исследованиях. Тем не менее, ученые видят в ней громадный потенциал. Благодаря свойствам новой памяти с ее помощью можно решить проблемы взаимодействия электроники и живой материи на клеточном уровне. Подобные устройства могут оказать неоценимый вклад в развитие не только вычислительной техники и биотехнологий, но и медицины.

Материалы по теме:

Источник:

Ученые совершили огромный прорыв в сторону компьютеров на ДНК

Группа ученых из Калифорнийского технологического института создала наиболее сложные из когда-либо созданных биохимических цепей. Исследователям удалось сделать компьютер на базе ДНК, способный вычислять квадратные корни.

 

Предыдущие лабораторные экземпляры, которые создали ученые, были значительно проще, менее надежны и непредсказуемы при масштабировании. В то же время создание крупных и сложных элементов такого рода вызывает сложности при отладке. Подход ученых Калифорнийского технологического института заключается в создании простых стандартизованных структур, которые легко поддаются масштабированию и имеют высокую надежность.

«Представьте себе компьютерную индустрию, где разработчики постоянно движутся от более простого к более сложному, тем самым обеспечивая постоянный прогресс. Примерно то же самое делаем и мы, создавая наши вычислительные устройства на основе биохимических структур. То, чего мы добились сейчас, является лишь началом, но в будущем оно станет базой для создания сложных вычислительных устройств, в корне отличающихся от полупроводниковых», - сообщила одна из участников исследования Лулу Цянь.

При разработке ученые использовали фрагменты молекулы ДНК, чтобы создать цепи логического ветвления. Такие элементы выполняют те же функции, что и транзисторы, находящиеся в кристалле кремниевой микросхемы.

В будущем подобные исследования помогут человечеству создать принципиально новые компьютеры, которые смогут преодолеть существующие проблемы наноэлектроники, в частности, необходимость постоянного уменьшения технологического процесса, которое имеет определенный предел.

Материалы по теме:

Источник:

Открытие в области цитоплазмы клеток

Исследователи из Германии и Польши сделали несколько новаторских открытий о вязкости цитоплазмы клетки, которые расширят знания о раковых клетках. Вязкость является мерой жидкостного сопротивления или густоты. У менее вязкой жидкости большая текучесть. Вода, например, имеет малую вязкость, а мёд, наоборот, менее текуч и более вязок.

Первым обратился к вязкости жидкости Альберт Эйнштейн в 1906 году, с тех пор много исследований было проведено на тему цитоплазмы клеток. Было доказано, что несмотря на высокую вязкость цитоплазмы, мобильность малых белков очень высока, несколько выше, чем указано в формуле Эйнштейна.

 

 

В своей работе, опубликованной в журнале Nano Letters, группа изучает поведение молекул белка в цитоплазме при движении вокруг клетки. Они описывают изменения вязкости, измеренные различными способами с помощью зондов, размером от нано до макроуровней. «Мы усовершенствовали наши ранние формулы и выводы, чтобы успешно распространить их на большее количество систем», - комментирует доктор Роберт Холист (Robert Holist).

Команда описала изменения вязкости с помощью одной феноменологической формулы, содержащей коэффициенты из физической природы. Коэффициенты дают описание текучей среды. Новая формула применима для зондов от долей нанометра до нескольких сантиметров.

С помощью этого исследования ученые теперь смогут лучше оценивать время миграции наркотиков в клетку. Эти знания могут быть применены в нанотехнологиях, например, в изготовлении наночастиц с мицеллярными растворами. Также результаты задействованы в передовых методах измерений, таких как динамическое рассеяние света, что позволит проанализировать размер молекул.

Материалы по теме:

Источник:

Разработан новый детектор взрывчатых веществ

Исследователи из MIT создали новый детектор, который обладает удивительной чувствительностью. Он может найти одну единственную молекулу взрывчатого вещества, например, тринитротолуола (TNT).

Для создания датчика химики-инженеры во главе с Майклом Страно (Michael Strano) использовали углеродные нанотрубки — полые, толщиной всего в один атом цилиндры из чистого углерода с белковыми фрагментами, которые обычно находятся в пчелином яде. Первый раз эти белки используются для обнаружения взрывчатых веществ, в частности, для нитро-ароматических соединений, которые входят в TNT.


 

 

Подобные детекторы гораздо более эффективны, нежели использующиеся на данный момент в аэропортах. Например, применяющие спектрометрию для анализа заряженных частиц, перемещающихся по воздуху.

«Спектрометры, отслеживающие подвижность ионов, широко используются, так как они недорогие и очень надежные. Но следующее поколение наносенсоров может улучшить процесс обнаружения вплоть до выявления одиночных молекул взрывчатого вещества при комнатных температуре и атмосферном давлении», - говорит Страно.

Материалы по теме:

Источник:

Новый вид солнечных батарей - "швейцарский сыр"

Результатом сотрудничества швейцарской компании Oerlikon Solar и чешского Института Физики стал новый дизайн тонкопленочных солнечных элементов, который при меньшем потреблении кремния повышает эффективность солнечных батарей.

В солнечных батареях обычно используются солнечные элементы из аморфного кремния и микрокристаллические кремниевые клетки (Микроморф). «Недостатком этих клеток является то, что стабильная эффективность панель меньше, чем у доминирующих в настоящее время кристаллический пластин на основе кремния», - объясняет Милан Ванечек (Milan Vanecek), который возглавляет исследовательскую группу в Институте Физики в Праге.

«Чтобы аморфные и микрокристаллические клетки стали более стабильными, необходимо, чтобы они были очень тонкими из-за очень маленького расстояния между электрическими контактами, в результате чего энергия поглощается не очень эффективно», - отмечает Ванечек, - «Аморфный кремний толщиной от 200 до 300 нм, а микрокристаллический кремний более 1 мкм».

Разработчики придумали новую форму, при котором оптический поглощающий слой клетки остается достаточно толстым, но расстояние между электродами остается по-прежнему очень малым. «Наш новый 3D-дизайн солнечных элементов основывается на технологии плазменно-химического осаждения из газовой фазы. Данная методика уже используется для производства жидкокристаллических экранов, мы просто добавили новые наноструктурированные подложки», - говорит Ванечек.

Эти подложки представляют собой массив наностолбиков оксида цинка. «Такой подход оказался довольно успешным. Потенциально эффективность данного метода схожа с поликристаллическими пластинам, которые доминируют в промышленном производстве на данный момент, а их стоимость значительно ниже панелей Микроморф».

Материалы по теме:

Источник:

Ученые создали очередной генератор электричества из солнечной энергии

Ученые Массачусетского технологического университета (MIT) разработали новый тип термоэлектрического генератора, который использует солнечную энергию. В отличие от большинства современных солнечных панелей, генератор использует тепловую составляющую солнечного излучения, которая несет в себе львиную долю энергии.

Группа исследователей опубликовала результаты своих трудов в журнале Nature. В статье описываются успехи, которых ученые достигли в создании специального наноструктурированного материала, который способен производить преобразование тепловой энергии в электричество значительно эффективнее, чем все существовавшие до этого термоэлектрические устройства.

Ученые полагают, что благодаря их разработке можно существенно усовершенствовать существующие устройства для подогрева воды от солнца. Принцип, использованный исследователями, основан на том, что частицы наноматериала могут выступать как миниатюрные термоэлектрические генераторы, которые можно объединить в массив.

Устройства, производящие термоэлектрическое преобразование энергии, используются в технике достаточно широко. Тем не менее, разработка ученых из Массачусетского технологического университета позволит вывести эффективность такого преобразования на качественно новый уровень.

Материалы по теме:

Источник:

Разработана новая наночастица для лечения рака

Инженеры из Массачусетского Технологического Института (MIT) разработали новый вид наночастицы, доставляющей лекарственные препараты. «Такие частицы могут быть ориентированы почти на любой тип опухоли и использоваться для доставки практически любого лекарства», - говорит Паула Хаммонд (Paula Hammond), член Института Интегративных Исследований Рака Дэвида Коха в MIT.


 

 

Как и большинство аналогов, данные наночастицы окутаны полимерным слоем, который защищает их от размыва в кровотоке. Но тем не менее, команда из MIT во главе с докторантом Чжиюнгом Пуном (Zhiyong Poon) разработала наружный слой, который разъедается после попадания в более едкую среду близ опухоли. И тогда раскрывается еще один слой, который проникает в отдельные клетки опухоли.

В газете ACS Nano исследователи сообщают, что у мышей частицы могут жить в крови до 24 часов, скапливаться в опухоли и проникать в опухолевые клетки.

Как правило, ученые пытаются сосредоточить частицы в опухоли, прикрепляя на них молекулы, которые связываются с белками, найденными на поверхности раковых клеток. Главной проблемой в этой стратегии является трудность нахождения правильных целей — молекулы могут ориентироваться на все раковые клетки, но не на здоровые клетки. Кроме того, сигнал, работающий для одного типа рака, может не работать с другим.

Хаммонд и его коллеги решили использовать кислотную среду опухоли, которая является побочным продуктов ее метаболизма. Опухолевые клетки растут и делятся быстрее, чем нормальные, и поэтому метаболическая активность потребляет много кислорода, что повышает кислотность. Следовательно, чем больше опухоль, тем более едкой становится среда.

 

Ученые используют технику сборки «слой за слоем». Это означает, что каждый слой может быть использован для выполнения определенной задачи.

Когда наружный слой из полиэтиленгликоля распадается в кислой среде опухоли, положительно заряженный средний слой раскрывается. Этот заряд помогает преодолеть еще одно препятствие для доставки лекарства наночастицей: как только частицы достигает опухоли, очень трудно проникнуть внутрь клетки. Частицы с положительным зарядом могут проникнуть в отрицательно заряженную клеточную мембрану, но такие частицы не могут быть введены в тело без «оболочки», потому что они способны разрушить здоровые ткани.

«В качестве внутреннего слоя наночастицы может выступить полимер, который несет в себе медикаменты от рака», - говорит Хаммонд, профессор химической инженерии MIT.

Другие исследователи уже пытались разработать наночастицы, использующие кислотную среду опухоли, но частицы Хаммонда были первыми испытаны на животных.

Джинминг Гао (Jinming Gao), профессор онкологии и фармакологии юго-западного Медицинского центра Техасского Университета, говорит, что это «довольно умное решение — использовать сборку «слой за слоем» для создание частицы с защитной оболочкой, которую можно сбросить, когда частица достигнет своей цели».

Исследователи планируют и дальше развивать данную технологию и провести испытания доставки лекарств на животных. Хаммонд говорит, что может понадобиться 5-10 лет на развитие, прежде чем можно будет начать клинические испытания на людях.

Материалы по теме:

Источник:

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥